T.C. İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ STATİK

T.C.
İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
STATİK SENKRON KOMPANZATÖRÜN PID KONTROLÖR İLE KONTROLÜ
Mustafa KARATAŞ
TEZ YÖNETİCİSİ
Prof.Dr.M.Salih MAMİŞ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
MALATYA
Mayıs 2011
Tezin Başlığı: Statik Senkron Kompanzatörün PID Kontrolör ile Kontrolü
Tezi Hazırlayan: Mustafa KARATAŞ
Sınav Tarihi: 28.04.2011
Yukarıda adı geçen tez jürimizce değerlendirilerek Elektrik-Elektronik
Mühendisliği Ana Bilim Dalında Yüksek Lisans Tezi olarak kabul edilmiştir.
Sınav Jürisi Üyeleri
Doç. Dr. Müslüm ARIKAN
…......................................
Prof. Dr. Mehmet Salih MAMİŞ
…......................................
Yrd. Doç. Dr. Ömer Faruk ÖZGÜVEN
…......................................
İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Onayı
Prof. Dr. Asım KÜNKÜL
Enstitü Müdürü
Onur Sözü
Yüksek lisans tezi olarak sunduğum “Statik Senkron Kompanzatörün PID
Kontrolör ile Kontrolü” başlıklı bu çalışmanın bilimsel ahlak ve geleneklere
aykırı
düşecek
bir
yardıma
başvurmaksızın
tarafımdan
yazıldığını
ve
yararlandığım bütün kaynakların, hem metin içinde hem de kaynakçada
yöntemine uygun biçimde gösterilenlerden oluştuğunu belirtir, bunu onurumla
doğrularım.
Mustafa KARATAŞ
ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
STATİK SENKRON KOMPANZATÖRÜN PID KONTROLÖR İLE KONTROLÜ
Mustafa KARATAŞ
İnönü Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı
126+X sayfa
2011
Danışman: Prof. Dr. M.Salih MAMİŞ
Enerji iletim sistemlerinde kontrol edilebilirlik ve sistem kapasitesinin
artırılması konuları günümüzde büyük önem kazanmıştır. İletim hatlarının
kuruluş amacı, yük ile iletim merkezleri arasındaki bağlantıyı sağlayarak yükteki
değişik etkenlere bağlı değişimlerin en ekonomik şekilde karşılanmasını
sağlamaktır. Son yıllarda iletim hatlarındaki yüklenme büyük ölçüde artmakta ve
bu artış halen devam etmektedir.
Mevcut durumda kullandığımız iletim sistemlerinin çoğunda fiziksel
sınırlamalar nedeniyle istenilen miktarda güç iletimi sağlanamamaktadır. Mevcut
santrallerin daha verimli şekilde kullanılabilmesi için enerji iletim hatlarından
daha fazla güç transfer edilmesi ve yeni santral ihtiyacının minimize edilmesi
sağlanmalıdır. İletim sistemleri günümüzde mekanik veya elektromekanik
kontrol elemanlarıyla kumanda edilmektedir. Esnek alternatif akım iletim
sistemlerinden (Flexible AC Transmission Systems- FACTS) biri olan
STATCOM, yüke paralel bağlanarak ve yapılan uygun denetimlerle güç
sisteminde reaktif güç dengesini sağlamakta kullanılabilir. Böylece iletim
hatlarının güç kapasitesi artırılmış olur.
Bu çalışmada kompanzasyonla ilgili temel kavramlar incelenmiş, esnek
alternatif akım iletim hatları, STATCOM ve PID kontrol üzerinde çalışılmıştır.
Sonuç olarak çalışmamızda bir iletim hattında STATCOM’ un PID kontrolör ile
kontrolününün MATLAB/Simulink ortamında çalışması incelenerek, elde edilen
sonuçlar özetlenmiştir.
ANAHTAR KELİMELER: İletim Sistemi, Reaktif güç, FACTS, STATCOM, PID
kontrol, MATLAB/simulink
i
ABSTRACT
MA Thesis
THE CONTROL OF STATIC SYNCHRONOUS COMPENSATOR WITH PID
CONTROLLER
Mustafa KARATAŞ
Inonu University
Graduate School of Natural and Applied Sciences
Department of Electric and Electronics Engineering
126+X pages
2011
Supervisor: Prof. Dr. M.Salih MAMIS
During the last decades, the controllability and improvement of system
capacity have become more important in power transmission systems. Electric
power transmission lines were initially built to link remote load centres and
generating plants by meeting the changes in load due to various factors in the
most economical way. In recent years, a large demand has been placed on the
transmission network, and demands will continue to increase.
In most of the existing transmission systems, a desired amount of power
cannot be transferred due to some physical limitations. In order to exploit the
existing power plants more efficiently, power capacity of transmission lines need
to be increased. By this way, requirement of new power plants is minimized. In
the past, mechanical or electromechanical control systems have been used.
Nowadays, faster control methods have been improved. STATCOM, (FACTSFlexible AC Transmission Systems), is connected parallel to the load to provide
reactive power to balance the system. Thus, the power transmission line
capacity is increased.
In this thesis, the basic concepts related to compensation are examined,
flexible alternating current transmission lines, STATCOM and PID control are
studied. Control of STATCOM in a transmission system by PID controller is
realized in MATLAB / Simulink environment and the results are summarized.
KEY WORDS: Transmission Line, Reactive Power, FACTS, STATCOM, PID
control, MATLAB/Simulink
ii
TEŞEKKÜR
Bu tez çalışmasının her aşamasında yardım, tavsiye ve desteğini aldığım
beni yönlendiren; bilgi ve birikimlerini bana aktaran ve değerli zamanını ayıran
danışman hocam Sayın Prof. Dr. M.Salih MAMİŞ’e ;
Yüksek Lisans eğitimim boyunca bilgi ve tecrübelerini bizlerle paylaşan
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığında görev yapan tüm öğretim
üyelerine;
Ayrıca tüm hayatım boyunca ilgi ve desteklerini benden esirgemeyen
değerli aileme ve özellikle kardeşim Fahrettin KARATAŞ’ a ve tüm sevdiklerime;
Teşekkür ederim.
iii
İÇİNDEKİLER
ÖZET………………………………………………………………………….…
ABSTRACT……………………………………………………………………..
TEŞEKKÜR………………………………………………………………….….
İÇİNDEKİLER…………………………………………………………………..
ŞEKİLLER LİSTESİ……………………………………………………………
TABLOLAR LİSTESİ…………………………………………………………..
SİMGELER VE KISALTMALAR……………………………………………...
1.
GİRİŞ…..…………………………………………………………….
KURAMSAL TEMELLER…………………………………………
2.
2.1.
Kompanzasyon ile İlgili Temel Kavramlar…………….…………
2.1.1. Anlık güç……………………………………………………………..
2.1.1.1. Direnç üzerindeki güç……………………………………………….
2.1.1.2. Bobin üzerindeki güç…………………………...………………......
2.1.1.3. Kondansatör üzerindeki güç………………………………………..
2.1.1.4. Görünür, aktif ve reaktif güç arasındaki ilişkiler……………….....
2.1.2. Reaktif güç üreten araçlar...….………………………………….…
2.1.2.1. Yağlı tip kondansatör …………………………………………….…
2.1.2.2. Kuru tip kondansatör …………………………………...……….…
2.1.3. Transformatörlerin kompanzasyonu……………………………….
2.2.
FACTS Sistemleri (Flexible AC Transmissions Systems)………
2.2.1. FACTS teknolojisinin avantajları....…….………..….……………..
2.2.2. FACTS teknolojisinin dezavantajları.….......................................
2.2.3. Enerji iletim sistemleri için başlıca FACTS cihazları...…….….…
2.2.4. FACTS cihazları……………………………………………………..
2.2.4.1. Statik VAr kompanzatör (SVC)...………………………..…………
2.2.4.2. Statik senkron kompanzatör (STATCOM)………………………..
2.2.4.3. Statik senkron seri kompanzatör (SSSC)…………………………
2.2.4.4. Tristör kontrollü seri kapasitör (TCSC)……………………………
2.2.4.5. Tristör kontrollü reaktör (TCR)…..…………………………………
2.2.4.6. Tristör anahtarlamalı reaktör (TSR)……………….………………
2.2.4.7. Tristör anahtarlamalı kapasitör (TSC).……………………………
2.2.4.8. Tristör kontrollü faz açı regülâtörü (TCPAR)……………………..
2.2.4.9. Birleştirilmiş güç akış kontrolörü (UPFC)...……………………….
2.2.5. FACTS yapılarının sisteme etkileri …..……………………………
2.3.
STATCOM (Statik Senkron Kompanzatör )………………………
2.3.1. T-Statcom ..……………...…….……………….….........................
2.3.2. D-Statcom ..……………...…….……………….….........................
2.3.3. Statcom kontrol tekniği…..……………...…….……………….…...
2.3.4. Statcom kontrol parametrelerinin hesaplanması...………….…...
2.3.4.1. Statcom reaktif güç hesabı………………....……………….…......
Statcom da DC gerilim, modülasyon indeksi (ma) ve efektif hat
2.3.4.2.
gerilimi hesabı….……………………………………………………
2.4.
Kontrol Sistemleri……………………………………………..…….
2.4.1. Geri besleme çevrimi…..…………………………………………...
2.4.1.1. Ölçüm………………………………………….……………………..
2.4.1.2. Aktüatör…………………………………….………………………...
2.4.1.3. Proses……..………………………………………………………….
2.4.1.4. Otomatik kontrolör………….……………………………………….
2.4.2. Kontrol sistemlerinde kullanılan denetleyiciler……………………
iv
Sayfa
I
II
III
IV
VI
X
X
1
4
4
5
7
8
10
10
12
13
13
13
15
16
16
17
17
17
17
18
18
19
20
20
20
21
21
23
23
24
27
30
30
31
33
35
36
36
36
37
37
2.4.2.1.
2.4.2.2.
2.4.2.3.
3.
3.1.
3.1.1.
3.1.1.1.
3.1.1.2.
3.1.1.3.
3.1.2.
3.1.3.
3.1.4.
3.2.
3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.2.5.
4.
4.1.
4.2.
4.2.1.
4.2.1.1.
4.2.1.2.
4.2.1.3.
4.2.1.4.
4.2.1.5.
4.2.1.6.
4.2.1.7.
4.2.1.8.
4.2.1.9.
4.2.1.10
4.2.2.
4.3.
4.4.
4.5.
5.
6.
7.
Bulanık mantık denetleyici ile kontrol….………………………….
Yapay sinir ağları ile kontrol………………….…………………….
PID ile kontrol…….………………………………………………….
MATERYAL VE YÖNTEM………………………………………....
PID (Proportional-Integral-Derivative; Oransal-IntegralTürevsel) Kontrolörler..................................................................
PID denetleyicilerin karakteristikleri……………………….……....
Oransal denetleyici ( ) …….……………………………………..
Integral denetleyici ( )...……………………………………..……
Türevsel denetleyici ( )...……………………………..………..…
PID denetleyici katsayılarının sisteme etkisi……..…………..…..
PID kontrol edici tasarımında izlenecek temel basamaklar.……
Ziegler-Nichols (Z-N) tasarım metodu……………….…................
Dönüştürücüler………………………………………….…................
Akım beslemeli dönüştürücüler …………..………….…................
Gerilim beslemeli dönüştürücüler..………..………….…................
Tek fazlı gerilim beslemeli dönüştürücüler……………………….
Üç fazlı gerilim beslemeli dönüştürücüler………….…..................
Darbe
Genişlik
Modülasyonlu
Gerilim
Beslemeli
Dönüştürücüler………………………………………………………
ARAŞTIRMA BULGULARI VE UYGULAMALAR
Uygulama–1………….…………………………………………….
Uygulama–2………………………………………………………….
Sistemde kullanılan bloklar..……………………………………….
Generatör-1 bloğu…..……………………………………………….
Yük-1 bloğu..……………………………….………........................
L1 iletim hattı bloğu.…………………………………………………
Yük-2 bloğu..………………………………………………………...
L2 iletim hattı bloğu………………………………………………….
Yük-3 bloğu….………...…………………….…………...................
Generatör-2 bloğu...……………………………….........................
Ground bloğu…………..…….………………………......................
Step Vref bloğu………..…………………..………….......................
STATCOM bloğu….....………………………………......................
Sistem için hesaplanan STATCOM parametreleri.......................
Uygulama-3………..….……………………………........................
Uygulama-4………..….……………………………........................
Uygulama-5………..….……………………………........................
SONUÇ……………………………………………………………….
KAYNAKLAR…………………………………………………....
ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………
v
37
39
40
41
41
43
43
43
43
43
44
44
46
46
47
49
53
58
61
61
73
76
76
76
77
77
77
78
78
78
78
79
79
92
102
114
121
122
126
Şekil 4.1.
Şekil 4.2.
ŞEKİLLER LİSTESİ
Akım ve Gerilimin Zamana Bağlı Değişimi…………………...
Bir Direnç Üzerinde Oluşan Güç …………………………......
Görünür, Aktif ve Reaktif Güçlerin Tanımı ve Aralarındaki
İlişki……………………………………………………………….
STATCOM Devre Şeması…………………………………..…
SSSC Devre Şeması ………………………………………..…
TCSC Devre Şeması ……………………………………….….
Üçgen Bağlı TCR ve Filtreler………………………................
TCPAR Devre Şeması …………...........................................
UPFC Devre Şeması……………........................................
STATCOM Devre Şeması.……………………………………
STATCOM’ un Genel Yapısı…………………………………
STATCOM’ un Genel Eşdeğer Devre Yapısı, Gerilim
Fazörleri ve Gerilim Dalga Biçimleri….……………………….
STATCOM ve Genel Denetim Yapısı……………….…..……
STATCOM’ un Akım-Gerilim Karakteristiği…..………………
Bir Otomatik Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı…………….
Açık Çevrim Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı…………….
Çok Değişkenli Kapalı Çevrim Kontrol Sisteminin Blok
Diyagramı……………………………………………………......
Temel Öğeleriyle Süreç Denetim Sisteminin Gösterimi…….
Geri Beslemeli Bir Sistemin Genel Gösterimi………………..
Geri Besleme Kontrol Çevrimi…………………………………
Bulanık Mantık Denetleyici Sistemi…………………………...
Bulanık Mantık Denetleyici Blok Diyagramı………………….
Yapay Sinir Ağları ile Oluşturulan Bir Denetleyici ve
Denetim Sistemi…………………………………………………
PID Kontrol Transfer Fonksiyonu………………………….....
PID Kontrol Edici Genel Gösterimi..…………………..………
Üç fazlı bir ABD……………………..…………………..………
Tek fazlı Tam Dalga GBD ve Akım-Gerilimlerinin Dalga
Şekli…………………………………..…………………..………
GBD' nin Bir Faz Bacağı ve Bir Faz Bacağının Çıkış
Geriliminin Dalga Şekli..………………………………..………
Üç Fazlı İki Seviyeli GBD…………....………………..………
Şekil 3.6.' daki Üç fazlı GBD 'nin Akım ve Gerilimlerinin
Dalga Şekilleri………………………....………………..………
Ana Frekansın Dokuz Katı Bir Anahtarlama Frekansı ile
DGM Dönüştürücünün Çalışması a) Bir Faz Bacağı,
b) DGM Dalgaları…………………....………………..………
Transfer Fonksiyonunun Tasarımı.…………….……….
için
Fonksiyonu Tasarımı……….…….……….
Şekil 4.3.
için Sistem Cevabı…………………………………...
62
Şekil 4.4.
için Sistem Cevabı…………………………………….
63
Şekil 4.5.
için Sistem Cevabı……………………..……………...
64
Şekil 4.6.
Şekil 4.7.
için Sistem Cevabı………………………..………….
PID Denetleyici ile Tasarım……………………………….…...
64
65
Şekil 2.1.
Şekil 2.2.
Şekil 2.3.
Şekil 2.4.1.
Şekil 2.4.2.
Şekil 2.5.
Şekil 2.6.
Şekil 2.7.
Şekil 2.8.
Şekil 2.9.
Şekil 2.10.
Şekil 2.11.
Şekil 2.12.
Şekil 2.13.
Şekil 2.14.
Şekil 2.15.
Şekil 2.16.
Şekil 2.17.
Şekil 2.18.
Şekil 2.19.
Şekil 2.20.
Şekil 2.21.
Şekil 2.22.
Şekil 3.1.
Şekil 3.2.
Şekil 3.3.
Şekil 3.4.
Şekil 3.5.
Şekil 3.6.
Şekil 3.7.
Şekil 3.8.
vi
Sayfa
5
8
11
16
16
19
19
20
21
25
25
27
29
30
33
33
34
34
35
36
38
38
39
41
42
47
50
51
54
55
59
61
62
Şekil 4.8.
Şekil 4.9.
için Sistem
Cevabı………………...…………………………………………. 68
için Sistem
Cevabı………………………..…………………………...…….. 69
için Sistem
Cevabı…………………………………………………...……...
için Sistem
Şekil 4.11.
Cevabı…………………..…………………………………….....
için Sistem
Şekil 4.12.
Cevabı……………….……………………………………….....
Şekil 4.13. Simülasyonu Yapılan Sistem…..………………………...…...
Şekil4.14.1 Simülasyonu Yapılan Sistemin Ölçüm Bloğu…….…….…...
Şekil 4.10.
Şekil4.14.2 Simülasyonu Yapılan Sistemin STATCOM Bloğu.…….…...
Şekil4.14.3 STATCOM’ un Güç Bileşenleri Bloğu……….…….…….…...
70
71
72
73
73
74
74
Şekil4.14.4 Simülasyonu Yapılan Sistemin STATCOM Kontrol Bloğu…. 75
Simülasyonu Yapılan Sisteme Ait Generatör-1Bloğu ve
Şekil 4.15. Parametre Değerleri……………………………………………. 76
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Yük-1Bloğu ve
Şekil 4.16. Parametre Değerleri……………………………………………. 76
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait L1 İletim Hattı Bloğu ve
Şekil 4.17. Parametre Değerleri……………………………………………. 77
Şekil 4.18.
Şekil 4.19.
Şekil 4.20.
Şekil 4.21.
Şekil 4.22.
Şekil 4.23.
Şekil 4.24.
Şekil 4.25.
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Yük-2 Bloğu ve
Parametre Değerleri…………………………………………….
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait L2 İletim Hattı Bloğu ve
Parametre Değerleri…………………………………………….
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Yük-3 Bloğu ve
Parametre Değerleri…………………………………………….
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Generatör-2 Bloğu ve
Parametre Değerleri…………………………………………….
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Ground Bloğu……………
Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Step Bloğu ve Parametre
Değerleri…………………………...………………………….....
Simülasyonu Yapılan Sisteme Ait STATCOM Bloğu ve Güç
Parametre Değerleri……………………………………..……..
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
77
77
78
78
78
78
79
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı………………
83
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.26.
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı………………
vii
84
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.27.
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı………………
84
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.28.
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı………………
85
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.29.
Şekil 4.30.
Şekil 4.31.
Şekil 4.32.
Şekil 4.33.
Şekil 4.34.
Şekil 4.35.
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı………………
ve
Değişimleri………………………...……………..
Değişimi..……………………………………….…………..
ve Değişimi.………………………………...……………..
Değişimi………………………………………...…………..
Simülasyonu Yapılan Sistemde İletim Hattı Değişikliği...…..
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
85
86
87
88
88
92
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı……............... 93
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.36.
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı….…………..
ve
Değişimleri………………………...……………..
Şekil 4.37.
Değişimi..……………………………………….…………..
Şekil 4.38.
ve Değişimi.………………………………...……………..
Şekil 4.39.
Değişimi………………………………………...…………..
Şekil 4.40.
Şekil 4.41. Simülasyonu Yapılan Sistemde Yük Değişikliği……………..
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.42.
94
95
96
97
97
102
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı…….………... 103
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.43. Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı…………….... 104
viii
AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Şekil 4.44.
Şekil 4.45.
Şekil 4.46.
Şekil 4.47.
Şekil 4.48.
Şekil 4.49.
Şekil 4.50.
Şekil 4.51.
Şekil 4.52.
Şekil 4.53.
Şekil 4.54.
Şekil 4.55.
Şekil 4.56.
Şekil 4.57.
Şekil 4.58.
Şekil 4.59.
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı...…………….
ve
Değişimleri………………………...……………..
Değişimi..……………………………………….…………..
ve Değişimi.………………………………...……………..
Değişimi………………………………………...…………..
Simülasyonu Yapılan İletim Hattı….....…………...…………..
İletim Hattı ve Bara-2 Ölçüm Bloğu.……………...…………..
Bara-2’nin Üç Faz Bacağında Ölçülen Gerilim.....…………..
Bara-2’nin Tek Faz Bacağında Ölçülen Gerilim...…………..
İletim Hattına STATCOM’ un Bağlanması…..…...…………..
STATCOM Ölçüm Bloğu………………….…..…...…………..
STATCOM Bağlıyken Bara-2’ de Ölçülen Gerilim…………..
Bozucu Yükte İletim Hattı ve Bara-2 Ölçüm Bloğu……...…..
Bozucu Yükte Bara-2’nin Tek Faz Bacağında Ölçülen
Gerilim……………………………………………………………
Bozucu Yükte İletim Hattına STATCOM Bağlanması…..…..
Bozucu Yükte STATCOM Bağlıyken Bara-2’ de Ölçülen
Gerilim……………………………………………………………
ix
105
106
107
108
108
114
115
115
116
116
117
117
118
118
119
120
TABLOLAR LİSTESİ
Tablo 2.1.
Tablo 2.2.
Tablo 2.3.
Tablo 3.1.
Tablo 3.2.
Tablo 3.3.
Tablo 3.4.
Tablo 4.1.
Tablo 4.2.
Tablo 4.3.
Tablo 4.4.
Tablo 4.5.
Tablo 4.6.
Tablo 4.7.
Tablo 4.8.
Tablo 4.9.
Tablo 4.10.
Tablo 4.11.
Tablo 4.12.
Tablo 4.13.
Tablo 4.14.
Tablo 4.15.
Tablo 4.16.
Tablo 4.17.
Tablo 4.18.
Tablo 4.19.
Sayfa
Elektriksel birimler …………………………………..……..…………12
Güç dönüşümleri ……………………………...................................12
Çeşitli güç ve gerilimlerdeki transformatörlerin kompanzasyonu
için gerekli kondansatör güçleri……………………………...………14
Denetleyici katsayılarının sisteme etkisi ………………………..….44
Z-N metoduna göre PID parametlerinin seçimi ……………......... 45
Üç Fazlı İki Seviyeli GBD için Anahtarlama Özelliği…..……......... 56
Üç Fazlı İki Seviyeli GBD’ nin Faz-Nötr Gerilimi için
Anahtarlama Özellikleri………………………………...……….........57
Karakteristik denklemin kökleri ……………………………………...65
Yük ve kaynak akımı nominal değerleri…………………………. 90
Bara ve STATCOM gerilim değerleri…….……………………..… 90
Bara ve STATCOM akım değerleri.………….……………………. 91
İletim hattı gerilim değerleri…………..……………………………... 91
İletim hattı akım değerleri…………………………………………….91
Sistem çalıştıktan sonra oluşan yük ve kaynak akımı değerleri.. 92
Yük ve kaynak akımı nominal değerleri…………………………. 99
Bara ve STATCOM gerilim değerleri…….……………………..… 99
Bara ve STATCOM akım değerleri.………….……………………. 100
İletim hattı gerilim değerleri…………..……………………………... 100
İletim hattı akım değerleri…………………………………………….101
Sistem çalıştıktan sonra oluşan yük ve kaynak akımı değerleri.. 101
Yük ve kaynak akımı nominal değerleri…………………………. 110
Bara ve STATCOM gerilim değerleri…….……………………..… 111
Bara ve STATCOM akım değerleri.………….……………………. 111
İletim hattı gerilim değerleri…………..……………………………... 112
İletim hattı akım değerleri…………………………………………….112
Sistem çalıştıktan sonra oluşan yük ve kaynak akımı değerleri.. 113
SİMGELER VE KISALTMALAR
Gerilim Değeri (Volt)
Akım Değeri (Amper)
Frekans Değeri (Hertz)
Empedans veya Direnç Değeri (Ohm)
Görünür Güç (VA)
Aktif Güç (Watt)
Reaktif Güç (VAr)
Faz açısı (Derece)
Güç Faktörü
Reaktans
Sistem Kazancı
Hata Sinyali
Zaman Sabiti
Modülasyon indeksi
x
1. GİRİŞ
Teknolojideki gelişmeler ve refah seviyesinin yükselmesi nedeniyle
işyerlerinde, konutlarda ve sanayide, reaktif enerjiyi fazla miktarda çeken cihaz
ve makineler artmış bulunmaktadır. Bu tip cihazlar; çalışabilmeleri için aktif güç
yanında bir de reaktif güç çekmektedirler. Akımın reaktif bileşeni; elektro
dinamik prensibi ile çalışan motor, jeneratör vb. makinelerde manyetik alan
doğurmaya yaramaktadır. Akımın reaktif bileşeni enerji sistemlerinde;

Yüklenme kapasitesini düşürmekte;

Enerji kayıplarını arttırmakta;

Gerilim düşümünü arttırmakta;

Verimi düşürmekte ve

Enerji ve donanım maliyetini arttırmaktadır.
Sözü geçen olumsuzlukların giderilmesi için gerekli tedbirlerin alınması
halinde, mevcut elektrik sistemimizle bir müddet daha yeni yatırımlar
yapılmasına gerek kalmadan elektrik taleplerinin karşılanması ve elektrik
şebekelerimizin verimli bir şekilde işletilmesi mümkün olacaktır. Bu tedbirlerden
birisi de reaktif güç kompanzasyonudur. Enerji sistemindeki endüktif ve kapasitif
yüklerin dengelenmesi, şebekenin ve yükün ihtiyacı olan reaktif gücün belli
teknikler kullanılarak karşılanması işlemi reaktif güç kompanzasyonu olarak
adlandırılır. Artan enerji ihtiyacının neden olduğu kayıpların en alt düzeye
indirilmesi ve kullanıma sunulan elektrik enerjisinin, elektrik sistemlerinin üretim,
iletim ve dağıtım kapasitelerinin arttırılması, reaktif güç akışının daha kaliteli
hale getirilmesi amaçlarıyla reaktif güç kompanzasyonu gün geçtikçe daha
yaygın bir biçimde uygulanmaktadır. Son yıllarda tristör denetimli güç
kompanzasyon düzenleri gerek endüstriyel sistemlerin güç katsayılarını dinamik
olarak düzenlemede gerekse de terminal geriliminin kararlığını sağlamada
yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Enerji sistemlerinin kontrolünde en
önemli problemlerden biri reaktif güç kompanzasyonudur. Reaktif güç, iletim
sisteminde kayıpların artmasına, iletim hattının güç iletim kapasitesinin
azalmasına ve hat sonundaki gerilimin genliğinde çok büyük değişmelere neden
1
olur. Bu yüzden alternatif akım güç sistemlerinde iletilebilir gücü arttırmak ve
kayıpları azaltmak için reaktif güç kompanzasyonunun yapılması gerekir. Büyük
güçlü
ve
hızlı
devreye
girip
çıkan
yüklerin
güç
faktörü
geleneksel
elektromekanik kompanzasyon düzenekleri ile düzeltilemez. Bunun nedeni
geleneksel kompanzasyon sistemlerinin, yükün ani şekilde ihtiyaç duyduğu
reaktif güç talebine hemen cevap verememesi ve ihtiyaç duyulan kapasitif
reaktif gücün kompanzasyon sisteminden karşılanamamasıdır [1].
Sabit ve mekanik anahtarlamalı reaktör-kondansatör grupları ve senkron
generatörler, iletim hatlarındaki gerilim profilini kontrol ederek kararlı durum güç
akışını arttırmak için kompanzasyon amacı ile kullanılmaktadırlar. Ancak,
geleneksel kondansatör ve reaktör grupları ile yapılan kompanzasyonun,
sistemde meydana gelen değişimlere yeterince hızlı cevap verememesi gibi
büyük bir dezavantajı vardır. Son yıllarda yapılan çalışmalar, iletim hattının
reaktif kompanzasyonunun güç elektroniği tabanlı devreler ile yapılması
durumunda, güç sisteminin geçici ve dinamik kararlılığının iyileştirilebileceğini
göstermektedir [2,3].
Güç elektroniği anahtarlamalı dönüştürücü devreler ile endüktans veya
kondansatörler olmaksızın doğrudan denetlenebilir bir reaktif güç üretebilme
fikri, ilk olarak 1976‟da Gyugyi tarafından ortaya atılmıştır [4]. 1980‟lerin
sonunda ise mevcut güç sistemlerinin kapasitesini artırmayı/geliştirmeyi ve
işletimsel problemleri çözmeyi amaçlayan FACTS (Flexible AC Transmissions
Systems) kavramı, Elektrik Gücü Araştırma Enstitüsü (EPRI) tarafından yarı
iletken güç teknolojisinin gelişimine paralel olarak, yeni bir teknolojik düşünce
olarak ortaya atılmıştır. FACTS kontrolörü güç elektroniği tabanlı bir uygulama
olduğu için, geleneksel mekanik kontrolörlere göre daha hızlıdır. Bu kontrolörler
uygun bir şekilde ayarlandığı zaman, iletim sistemlerinin kararlı çalışma
sınırlarını arttırır [5]. Bugüne kadar FACTS adı altında birçok güç akış
kontrolörü
önerilmiş
ve
dünya
çapında
birçok
FACTS
uygulaması
gerçekleştirilmiştir. Güç elektroniği tabanlı kontrolörleri genel olarak; “Tristör
Tabanlı Kontrolörler veya geleneksel Statik VAr Kompanzatörler (SVC)” ve
Senkron
Gerilim Kaynağı
prensibine
göre
çalışan
“Konverter
Tabanlı
Kontrolörler veya gelişmiş Statik VAr Kompanzatörler (ASVC)” olarak ikiye
ayırmak mümkündür. Tristör tabanlı FACTS aygıtlarında, anahtarlama elemanı
olarak tristör kullanılmaktadır. Tristör tabanlı FACTS aygıtlarından Tristör
2
Kontrollü Statik VAr Kompanzatör (TCSVC), ilk uygulanan FACTS aygıtıdır.
1970‟lerin başında ark fırını kompanzasyonu için geliştirilen TCSVC, daha
sonraki yıllarda enerji iletim uygulamaları için kullanılmıştır. En son geliştirilen
FACTS kontrolörleri senkron gerilim kaynağı prensibine göre çalışan konverter
tabanlı kontrolörlerdir. Bunların en çok kullanılanları ise STATCOM, Statik
Senkron Seri Kompanzatör (SSSC), hat arası güç akış kontrolü (IPFC) ve
Birleştirilmiş Güç Akış Kontrolü (UPFC)„dür.
FACTS sistemlerinin kontrol edilmesinde denetleyiciler kullanılmaktadır.
Güç sistemlerinin kontrolünde kullanılan denetleyiciler sistemin istenilen çalışma
sınırları
içerisinde
uygun
denetimlerle
çalışmasını
sağlar.
Kullanılan
denetleyiciler sistemde otomatik kontrol sağlayarak, insan müdahalesine gerek
olmaksızın çalışma şartlarını korumaktadır. Denetleyicinin görevi sistemi belirli
limitler içinde tutmaktır. Bütün otomatik kontrol elemanları iç mekanizmalarına
göre az değişiklik gösteren belirli genel sistem cevaplarını kullanırlar. Kontrol
sistemlerinde
en
çok
kullanılan
denetleyiciler,
BMD
(Bulanık
Mantık
Denetleyici), YSA (Yapay Sinir Ağları) ve PID (Oransal-İntegral-Türevsel)
denetleyicilerdir.
3
2. KURAMSAL TEMELLER
2.1. Kompanzasyon ile İlgili Temel Kavramlar
Elektrik enerjisinin, asrımızın en yaygın kaynaklarından biri olarak
üretildiği, santralden en küçük alıcıya kadar dağıtımında en az kayıpla
taşımanın yolları ve hesapları yapılmaktadır. Elektrik enerjisine ihtiyacın her
geçen gün biraz daha artması,
enerji üretiminin biraz daha pahalılaşması,
taşınan enerjinin de kaliteli, ucuz ve iş gören aktif enerji olmasını daha zorunlu
kılmaktadır. Güç sistemlerinde işletmeyi kolaylaştırmak, verimliliği arttırmak ve
enerji tutumluluğunu sağlamanın en etkin önlemlerinden birini reaktif güç
kompanzasyonu oluşturmaktadır.
Alternatif akım sistemlerinde; kayıpların en aza indirilmesi ve sistemin
enerji kapasitesinin arttırılması için reaktif gücün kontrolü gereklidir. Güç
sisteminde reaktif güç dengesi; şebeke aktif kayıplarını, elemanların ısınmasını
ve bazı durumlarda güç sisteminin kararlılığını etkilemektedir. Kompanzatörler
ile güç üretimi ve tüketimindeki büyük ve hızlı reaktif güç değişimlerini kontrol
etmek mümkündür. Son yıllarda güç dönüştürücüleri gibi doğrusal olmayan
yüklerin kullanımı sonucu iletim ve dağıtım sistemlerinde güç kalitesi bozulmuş
ve kompanzasyon ihtiyacı artmıştır. Böylece doğrusal olmayan yüklerin ürettiği
akım harmoniklerinden kaynaklanan gerilim harmonikleri ve kompanzasyon
talebi ciddi bir problem haline gelmiştir [6]. Elektrik güç sistemlerinde reaktif güç
kompanzasyonunda; senkron kompanzatörler, doymuş reaktörler, anahtarlamalı
kondansatörler ve bobinler sistem gerilimini kontrol etmek için kullanılmaktadır.
Tüm bu sistemlerden sonra, sadece küçük kondansatörlü bir gerilim kaynaklı
evirici tabanlı STATCOM reaktif güç kontrolü için geliştirilmiştir. Bunlar “Gelişmiş
Statik VAr Kompanzatörler” (Advanced Static VAr Compensator) olarak
bilinmektedir. Reaktif güç kompanzasyonu veya kontrolü, bir güç sisteminde
güç iletim kayıplarını en aza indirmek, güç iletim kabiliyetini artırmak, güç
sistemini kararlı hale getirmek ve kaynak geriliminin sürekliliğini sağlamak
amacıyla yapılmaktadır. Tek veya üç fazlı devrelerde reaktif güç, kararlı
durumda sinüzoidal akım ve gerilim dalga şekilleri için ortalama değer kavramı
kullanılarak tanımlanmaktadır. Üç fazlı devrelerde anlık güç, geçici rejim de
4
dâhil olmak üzere akım ve gerilim dalga şekilleri için anlık değer kavramına
dayalı olarak belirlenmektedir [7].
2.1.1. Anlık güç
Alternatif akım devrelerinde güç;
| || |
(2.1)
bağıntısıyla, istenilen ortalama güç ise;
| || |
(2.2)
bağıntısıyla verilir. Burada
gerilim ve akım arasındaki faz açısı,
ise güç
faktörüdür. Ancak güç miktarı sürekli durumda anlık olarak değişiklik gösterir.
Anlık güç ise, (2.1)‟de verilen bağıntıdan ve Şekil 2.1.‟deki akım ve
gerilim terimlerinin zamana bağlı olarak ifade edilmesiyle elde edilir.
Şekil 2.1. Akım ve Gerilimin Zamana Bağlı Değişimi
|
|
(2.3)
|
|
(2.4)
Burada herhangi bir t anındaki anlık güç ise;
|
||
|
(2.5)
5
(2.6)
|
||
|
(2.7)
Anlık ortalama güç denklemi ise (2.7)‟deki denklemden aşağıdaki gibi
elde edilir.
|
||
|
∫
(2.8)
(2.8)‟de verilen denklemde ortalama akım ve ortalama gerilim ifadeleri
yerine konduğunda;
|
|
ve
|
|
(2.9)
| || |
(2.10)
olarak bulunur [8].
Alternatif akım devrelerindeki güç, ani akım ve gerilim zamana bağlı
olarak değiştiğinden, zamana bağlı olarak değişir. Değişim çok hızlı olduğundan
oluşan ani güç yerine bir periyotluk zaman içindeki ortalama etki ile ilgilenmek
daha anlamlıdır. Alternatif akım devrelerindeki güç, devredeki ortalama güç
ölçülecek şekilde yapılmış ve kalibre edilmiş wattmetrelerle ölçülür.
Sinüs eğrisi biçimindeki bir gerilim, sabit değerlerde olan direnç, bobin
ve sığanın veya bunların kombinasyonlarının uçlarına uygulandığında devreden
geçen akım da sinüs fonksiyonudur. Akım, devre elemanlarının özelliklerine
bağlı olarak, gerilimle aynı fazda olabilir veya gerilimle akım arasında bir faz
farkı meydana gelir. Uygulanan gerilim,
|
|
(2.11)
şeklinde ise ve akımla gerilim arasındaki faz farkı
değeri;
6
ise akım şiddetinin ani
|
|
(2.12)
olacağından devredeki ani güç;
|
||
|
(2.13)
şeklinde ifade edilebilecektir. Akım ile gerilimin çarpılması ile elde edilen eğrinin
de sinüs eğrisi biçiminde olduğu gösterilebilir. Ayrıca gerilim ve akımın etkin
değerleri kullanılarak ortalama gücün
(2.14)
olduğu da gösterilebilir. Buna göre tek fazlı alternatif akım devresindeki güç
akım, gerilim ve güç faktörünün çarpımına eşittir. Bilindiği gibi (2.14)
terimine güç faktörü veya güç çarpanı denilmektedir [9].
ifadesindeki
2.1.1.1 Direnç üzerindeki güç
Sinüzoidal bir gerilim bir direncin uçlarına uygulandığında devreden
geçen akım gerilimle aynı fazda olduğundan,
(2.15)
dir. Dolayısıyla direnç üzerindeki ortalama güç;
| || |
(2.16)
olacaktır. Görüldüğü gibi bu ifade doğru akım devrelerindeki güç ifadesinin
aynıdır. Bu nedenle
|
| | |
için,
| || |
(2.17)
bağıntıları kolayca türetilebilir. Devre gerilimi,
7
|
|
(2.18)
|
| | |
(2.19)
devre akımı,
şeklinde yazılabileceğinden, ani güç için;
|
| | |
elde edilir. Şekil 2.2.‟de
(2.20)
ve
‟nin değişimleri gösterilmiştir. Görüleceği gibi
güç eğrisinin tamamı pozitif değerler almaktadır. Gücün negatif değerleri yoktur.
Şekil 2.2. Bir direnç üzerinde oluşan güç
Bunun anlamı gücün tamamının direnç üzerinde ısı enerjisine
dönüştüğüdür. Bu tür güce aktif güç denir ve watt ile ölçülür [9].
2.1.1.2 Bobin üzerindeki güç
Sargı telinin direnci ihmal edilebilen bir bobinin uçlarına sinüzoidal bir
gerilim uygulandığında akımın gerilimden 90 ° geride kaldığını biliyoruz. Faz
farkı 90° olduğundan güç faktörü sıfır olacaktır. Dolayısıyla
tanımlanan aktif güç sıfır olur.
8
ile
Gerilimin ani değeri
|
|
(2.21)
akımın ani değeri,
|
|
(2.22)
şeklinde yazılabileceğinden, ani güç;
|
||
|
(2.23)
ile ifade edilir. Ancak,
( )
| |
(2.23)
| |
(2.24)
olduğu hatırlanarak,
| || |
(2.25)
elde edilir. Güç maksimum değerine
için ulaşır ve
(2.26)
bulunur.
Güç eğrisinin frekansı gerilim eğrisinin frekansının iki katı olduğundan,
gerilimin bir periyodunda güç 2 defa pozitif, 2 defa negatif çevrime sahip olur.
Pozitif çevrimler ile negatif çevrimlerin alanları eşit olduğundan ortalama güç
sıfırdır. Bunun anlamı gücün periyodik olarak üreteç ile bobin arasında takas
9
edilmesidir. Güç, devrede tüketilmemektedir. Bu nedenle üretecin ortalama çıkış
gücü sıfırdır. Bu tür devrelerdeki güce Reaktif güç denir (Voltamper reaktif)
(VAr) ile ölçülür. Bir devredeki reaktif güç,
| || |
(2.27)
ile hesaplanır [9].
2.1.1.3 Kondansatör üzerindeki güç
Bir kondansatörün uçlarına sinüzoidal gerilim uygulandığında akım,
gerilimden 90° ilerde olacak şekilde devreden akım geçer. Dolayısıyla aktif güç,
olduğundan, sıfırdır.
|
|
|
(2.28)
|
(2.29)
olarak ifade edilirse; anlık güç,
| || |
(2.30)
Reaktif güç ise,
| || |
elde edilir. Bu güçte
(2.31)
için maksimum değere ulaşır. Gerilimin bir
periyodu süresince güç üreteç ile kondansatör arasında periyodik olarak takas
edildiğinden üretecin ortalama çıkış gücü sıfırdır ve güç reaktif karakterlidir [9].
2.1.1.4 Görünür, aktif ve reaktif güç arasındaki ilişkiler
Bir alternatif akım devresindeki görünür güç;
| || |
(2.32)
10
ile tanımlanır ve Voltamper (VA) ile birimlendirilir. Aktif güç ise,
| || |
(2.33)
bağıntısı ile hesaplanır ve Watt (W) ile ölçülür. Reaktif güç ise,
| || |
(2.34)
ile ifade edilir ve Voltamper reaktif ( VAr) ile birimlendirilir.
Yukarıdaki
bağıntılardan
görüleceği
gibi
P
ve
Q,
S‟nin
koordinatlardaki bileşenleridir.
Şekil 2.3. Görünür, aktif ve reaktif güçlerin tanımı ve aralarındaki ilişki
Buna göre,
(2.35)
(2.36)
yazılabilir. (2.35)‟deki P ve Q yerine (2.33) ve (2.34)‟teki değerler yazılırsa,
√
√
(2.37)
| || |
sonucu elde edilir [9].
11
dik

Üç fazlı devrede tanımlanan anlık imajiner gücün fiziksel anlamının, her
fazdaki anlık reaktif güçten oldukça farklı olduğuna dikkat edilmelidir.

Üç fazlı sinüzoidal bir devrede anlık gerçek güç ve anlık imajiner gücün
her ikisinin sabit olduğu açıktır. Anlık gerçek güç, alışılmış reaktif gücün her faz
için üç katına tesadüf eder. Buna ek olarak anlık imajiner güç, her fazdaki reaktif
gücün sayısal olarak üç katına eşittir.

Anlık imajiner güç; ortalama değer kavramına dayalı alışılmış reaktif
güçten tanım ve fiziksel anlam olarak oldukça farklıdır [8].
Tablo 2.1 Elektriksel birimler
Akım
Amper
Gerilim
Volt
Görünen (Sanal)
Güç
Aktif Güç
VA
Watt
Reaktif Güç
VAr
Φ
Fi açısı
CosΦ
Aktif Güç Çarpanı
SinΦ
Reaktif Güç Çarpanı
Tablo 2.2 Güç dönüşümleri
0.001
1
1000
1000000
mW
W
kW
MW
mVAr
VAr
kVAr
MVAr
mVA
VA
kVA
MVA
2.1.2. Reaktif güç üreten araçlar
Tüketicilerin reaktif güç ihtiyaçlarını karşılamak için, dinamik faz
kaydırıcılar, aşırı ikaz edilmiş senkron makineler (Senkron kompanzatörler) ve
statik faz kaydırıcılardan yararlanılır:
Kondansatörlerin kayıpları çok düşük olup, nominal güçlerinin % 0.5‟inin
altındadır. Bakım masrafları ihmale gelebilecek kadar azdır. Tüketicilerin hemen
12
yanına ve istenilen büyüklükte tesis edilebilme kolaylıkları da vardır. Bu nedenle
tercih edilirler.
Kompanzasyon tesislerinde 2 tip kondansatör kullanılır.
2.1.2.1. Yağlı tip kondansatör
Belli periyotlarda bakım gerektirirler (suyunun değişmesi vb.).
2.1.2.2. Kuru tip kondansatör
Bakım gerektirmezler. En kötü yanı harmoniklerinin fazla olmasıdır.
2.1.3. Transformatörlerin kompanzasyonu
Alternatif akım makinelerinin en önemlilerinden biri olan ve en çok
kullanılan transformatörler bağlı oldukları üst gerilim şebekesinden endüktif
reaktif güç çekerler. Bunlar bireysel olarak kompanze edilirler. Kondansatörler
ya üst gerilim yâda alt gerilim tarafına bağlanabilirlerse de, hem pratik hem de
ekonomik sebeplerle alçak gerilim tarafına bağlanmaları tercih edilir.
Transformatörün yükü daima değişebildiğinden, kompanzasyon için
gerekli kondansatör gücü, en büyük reaktif güç ihtiyacına göre seçilmez. Aksi
halde düşük yüklü saatlerde aşırı kompanzasyon baş gösterebilir ve
transformatörün sekonder uçlarında gerilim yükselebilir. Ayrıca şebeke
geriliminde harmoniklerin mevcut olması halinde, kondansatör şebekeden aşırı
akım çekerek transformatörü aşırı yükleyebilir [6].
Transformatörlerin
kompanzasyonunda
kullanılacak
kondansatörün,
transformatörün boşta çektiği reaktif gücü karşılayacak mertebede olması
gereklidir. Açıklanan sebeplerden dolayı transformatörün yüküne bağlı olmadan,
nominal gücün % 5-% 10 değerinde sabit bir kondansatör bağlanmasını tavsiye
ederler.
13
Tablo 2.3 Çeşitli güç ve gerilimlerdeki transformatörlerin kompanzasyonu için
gerekli kondansatör güçleri
Yüksek Gerilimli Trafo
Normal
6 kV‟a kadar
6 ila 15 kV
15 kV‟un üzeri
Trafo Gücü
Kondansatör
Kondansatör
Kondansatör
( kVA )
Gücü
Gücü
Gücü
( kVAr )
( kVAr )
( kVAr )
10
1.5
1.5
2
25
2.5
2.5
3.5
50
5
6
8
63
6
8
10
100
8
10
12
125
10
10
12
160
10
12
15
200
12
15
20
250
15
20
25
315
20
20
25
400
20
25
30
500
25
30
35
630
30
35
40
1000
40
45
50
2000
60
65
80
14
2.2. FACTS Sistemleri (Flexible AC Transmissions Systems)
Günümüzde güç elektroniği elemanları, anahtarlama hızlarının yüksek
olması nedeniyle kompanzasyon uygulamalarında tercih edilmektedirler. Güç
sistemlerinde
kompanzasyonunun
yarı
iletken
anahtarlar
ile
yapılması
durumunda, gerilim çökmelerinin önlenebileceği ve geçici ve dinamik kararlığı
iyileştirebileceği görülmüştür. Yarı iletken tabanlı dönüştürücüler kullanılarak
seri ve şönt reaktif kompanzatörler tasarlanabilir. Kompanzasyon için kullanılan
bu tip aygıtlara FACTS aygıtları denir. Burada esneklik, çalışma noktasında
veya kontrol girişinde meydana gelen herhangi bir değişime, sistemin hızlı bir
şeklide cevap verme yeteneği olarak anlaşılır.
FACTS aygıtları, iletim hatlarının kompanzasyonunda kondansatör veya
reaktör gruplarına ihtiyaç duymadan, dönüştürücü devreleri kullanılarak güç
sistemi ile reaktif güç alışverişi yapabilmektedirler. Son yıllarda tristör denetimli
güç kompanzasyon düzenleri gerek endüstriyel sistemlerin güç katsayılarını
dinamik olarak düzenlemede gerekse de terminal geriliminin kararlığını
sağlamada yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır [10].
Uygulamalarda karşılaşılan kompanzasyon problemlerinden biri reaktif
güç salınımı hızlı bir biçimde dalgalanan büyük endüstriyel yükleri karşılamaya
yönelik yük kompanzasyonudur. Yük kompanzasyonu amacıyla alışılagelmiş
yöntemler yerine modern kompanzasyon yöntemlerinin kullanımı en uygun
çözüm olmaktadır. Modern kompanzasyon yöntemlerini oluşturan Esnek
Alternatif Akım İletim Sistemlerinin diğer bir ifadeyle FACTS (Flexible AC
Transmissions Systems) cihazlarının çok kısa zamanda tepki gösterme
yeteneği, her fazın ayrı ayrı denetlenebilirliği özelliği ve dolayısıyla dengesiz
yükleri kompanze etme yeteneği göz önüne alındığında yukarıdaki ayırım
anlaşılır olmaktadır [10].
FACTS kavramının arkasındaki temel düşünce mekanik kontrolörlerin
yerini daha güvenli ve daha hızlı olan güç elektroniği elemanlarının alması ve
böylece var olan güç sistemi kapasitesinin kullanımını optimize etmek ve
denetlenebilirliği
artırmaktır.
FACTS‟in
açılımındaki
“esnek”
ifadesi
bu
kontrolörlerin kontrol edilebilir olduğu gerçeğinden ileri gelmektedir.
FACTS kontrolörü güç elektroniği tabanlı bir uygulama olduğu için,
geleneksel mekanik kontrolörlere göre daha hızlıdır. Bu kontrolörler uygun bir
15
şekilde ayarlandığı zaman, iletim sistemlerinin kararlı çalışma sınırlarını arttırır.
FACTS kontrolörlerinin iki temel amacı vardır. Bunlardan birincisi, iletim
sistemlerinin güç transfer kapasitesini arttırmak, ikincisi ise tanımlanan iletim
rotaları üzerinde güç akışını kontrol etmektir [5].
En genel tanımıyla FACTS‟ler; şebekenin yüksek gerilim kısmı ile güç
elektroniği elemanlarını ve metotlarını birleştiren elektronik kontrolör yapılarıdır.
FACTS
teknolojisinin
enerji
sistemindeki
uygulamalarında
gerekli
standartlaşmanın oluşması için ve FACTS cihazlarının dizaynında, işletmesinde
ve projelendirilmesinde dikkat edilecek hususların belirlenmesi için 1980‟lerde
Elektrik Güç Araştırma Enstitüsü (Electric Power Research Instute) ve CIGRE
(Conférence Internationale des Grands Réseaux Electriques) olmak üzere
birçok kuruluş çalışmalar yapmaktadır [10].
2.2.1. FACTS teknolojisinin avantajları

Çok güvenli sistemler sunar,

Sistemin arıza bakım ve onarımı kolaydır,

Daha verimli enerji iletimi sağlar,

Mevcut sisteme uyumlu olarak çalışabilir,

FACTS uygulamaları şu an kullanılan iletim hatları üzerinde de
kullanılabilir,

Çok hızlı kontrol sağlar.
2.2.2. FACTS teknolojisinin dezavantajları

Kullanılan elemanlar pahalı ve malzeme ihtiyacı ülkemiz için ancak
ithalatla sağlanabilir.

Sistemlerin kuruluşu, dizaynı, bakım ve onarımını yapacak yetişmiş
eleman sayısı çok sınırlıdır.

Yarı iletken elemanların bir sonucu olarak kontrol sistemlerinde kayıplar
oluşur. Bu kayıplar elemanların ısınmasına neden olur.
16

FACTS sistemlerin temelini oluşturan yarı iletken elemanların kontrolü
için tetikleme (anahtarlama) işaretine ihtiyaç vardır. Bu anahtarlama FACTS
uygulamalarında gerekli elektronik devreler ile sağlanmalıdır.

FACTS teknolojisi yüksek gerilimlerde kullanıldığından elemanların
izolasyonu ve yarı iletken şalterlerin özelliğinden hat ve yük tam olarak
birbirinden izole edilemez. Bu da FACTS uygulamalarında bir problem olarak
karşımıza çıkacaktır [11].
2.2.3. Enerji iletim sistemleri için başlıca FACTS cihazları

SVC (Statik VAr Kompanzatör)

STATCOM (Statik Senkron Kompanzatör)

TCSC (Tristör Kontrollü Seri Kapasitör)

SSSC (Statik Senkron Seri Kompanzatör)

TSC (Tristör Anahtarlamalı Kapasitör)

TCR (Tristör Kontrollü Reaktör)

TSR (Tristör Anahtarlamalı Reaktör)

TCPAR (Tristör Kontrollü Faz Açı Regülatörü)

UPFC (Birleştirilmiş Güç Akış Kontrolörü) şeklinde sıralanabilir.
2.2.4. FACTS cihazları
2.2.4.1. Statik VAr kompanzatör (SVC)
Elektriksel güç sisteminin (hat gerilimi gibi) parametrelerini kontrol
edecek şekilde ayarlanabilir kapasitif veya endüktif akım çıkışlı paralel bağlı
statik VAr generatörü veya çekicisidir.
2.2.4.2. Statik senkron kompanzatör (STATCOM)
AC sistem gerilimini bağımsız olarak kontrol edebilen kapasitif veya
endüktif akım çıkışlı paralel bağlı statik VAr kompanzatörü gibi çalışan statik
senkron generatördür. STATCOM gerilim kaynaklı ve akım kaynaklı konvertör
17
üzerine temellendirilmiştir. Çıkış gerilimi ile sistem gerilimi arasındaki faz farkına
göre sistemden aktif güç çekilmekte veya sisteme aktif güç aktarılmaktadır.
İçerdiği inverter anahtarları için yüksek güç ve akım kapasitesine sahip GTO
(Kapıdan
Kapanabilir
STATCOM
paralel
Anahtar)
anahtarlar
kompanzatörüne
ait
kullanılmaktadır
eşdeğer
devre
[12],[13],[14].
Şekil
2.4.a‟da
statik
senkron
gösterilmiştir [15].
2.2.4.3. Statik senkron seri kompanzatör (SSSC)
Harici
bir
elektrik
enerjisi
olmadan
çalışan
bir
generatördür. Hattın baştan başa reaktif gerilimini alçaltma ve arttırma amacıyla
iletilen elektrik gücü kontrol edilebilir. STATCOM ünitesinin transformatör ile
iletim hattına seri olarak bağlanmasıyla ortaya çıkmıştır. Bu sistem ile aktif güç
kontrolü de yapılmaktadır [12],[13],[14].
SSSC paralel kompanzatörüne ait
eşdeğer devre Şekil 2.4.b‟de gösterilmiştir.
Şekil 2.4. a- STATCOM Devre Şeması
b- SSSC Devre Şeması
2.2.4.4. Tristör kontrollü seri kapasitör (TCSC)
Etkili güç ve kararlılık kontrolü için empedans veya faz açısı kontrolü
gerekmektedir. Hattın seri empedansı endüktiftir. Bu empedans değerinin % 5% 10‟u rezistif etkinin sonucudur. TCSC kullanarak hattın doğal empedans
değeri arttırılabilir. Güç sistemlerinin sabit empedans değerinin kontrolü için
eklenen sistemler baskın osilasyon frekansı söndürmede sinyal modülasyonuna
hızlı cevap vermelidir. Aksi takdirde arıza sırasında veya arızadan sonra kabul
edilemez dinamik koşullara veya kararsızlığa sebep olur. TCSC hattın kapasitif
18
empedansını değiştirerek hattın güç taşıma kapasitesini kontrol edebilmektedir.
TCSC seri kompanzatörüne ait eşdeğer devre Şekil 2.5.‟te gösterilmiştir [16].
Şekil 2.5. TCSC Devre Şeması
2.2.4.5. Tristör kontrollü reaktör (TCR)
Tristör valfinin parçalı iletim kontrolü ile; etkin reaktansı sürekli
değiştirilen paralel bağlı tristör kontrollü bir endüktördür. Tek başına
kullanılmasına rağmen, daha çok Tristör Anahtarlamalı Kapasitör ile birlikte hızlı
sonuç verir. TCR üç fazlı sistemlerde üçgen bağlanır. Reaktör devresine
uygulanan gerilimin efektif değeri ve buna bağlı olarak reaktör akımı ihtiyaca
göre sürekli olarak ayarlanabilir. Bundan dolayı bu sistem daha hassastır [17].
Bu sistem reaktif güç üretimi kademesiz ve hassas olarak yapılmaktadır.
Tristörle kumanda edilen reaktörde tristör, sadece geçici olayların baş
göstermediği gerilim değerinde, yani gerilimin tepe değerinde bulunduğu anda
iletime geçmeyip her hangi bir anda da devreye alınabilir. Her ne kadar reaktif
gücün ölçülmesi için en az yarım periyotluk bir süreye ihtiyaç varsa da ölçü o
şekilde yapılabilir ki, ölçü değerleri sürekli olarak ve istendiği kadar kısa zaman
aralıkları ile de alınabilir [17]. Şekil 2.6.‟da üçgen bağlı bir TCR ile harmonikler
için filtreler gösterilmiştir.
Şekil 2.6. Üçgen Bağlı TCR ve Filtreler
19
2.2.4.6. Tristör anahtarlamalı reaktör (TSR)
Tristör valfinin tam veya sıfır iletim kontrolü ile etkin reaktansı adımlı
olarak değiştirilen paralel bağlı tristör anahtarlamalı bir endüktördür [17].
2.2.4.7. Tristör anahtarlamalı kapasitör (TSC)
Tristör valfinin tam veya sıfır iletim kontrolü ile etkin reaktansı adımlı
olarak değiştirilen paralel bağlı tristör anahtarlamalı bir kapasitördür. TSC;
alternatif akım kıyıcı ile buna seri bağlı bir kapasitörden meydana gelmektedir.
Birden fazla TSC yapısı (güçleri birbirlerine yaklaşık eşit seçilerek) aynı yük
barasına paralel olarak bağlanırlar. Reaktif güç talebi artıkça tristörler
tetiklenerek ihtiyaç duyulan sayıda TSC devreye alınır.
2.2.4.8. Tristör kontrollü faz açı regülâtörü (TCPAR)
Tristör Kontrollü Faz Açı Regülâtörü hızlı değişen faz açısı sağlar. Faz
kaydırması iletim hattının faz gerilimine dikey olarak gerilim bileşenleri
eklenmesi veya çıkarılmasıyla yapılır. Gerilimin dik bileşeni diğer iki faz
arasında
bağlanan
transformatörlerden
sağlanır.
TCPAR
kompanzatörüne ait eşdeğer devre Şekil 2.7.‟de gösterilmiştir.
Şekil 2.7. TCPAR Devre Şeması
20
seri/paralel
2.2.4.9. Birleştirilmiş güç akış kontrolörü (UPFC)
SSSC ve STATCOM‟un birleşimi ile oluşur. SSSC‟nin seri çıkış
terminalleri ile STATCOM‟un paralel çıkış terminalleri arasında çift yönlü reel
güç akışını sağlayacak şekilde ortak bir DC link vasıtasıyla kuplajlanması
sonucu elde edilir.
Harici bir elektrik enerjisine ihtiyaç duymadan eşzamanlı seri reel ve
reaktif güç kompanzasyonu yapar. İletim hattının gerilimi, empedansı ve açısı
yada alternatif olarak hattaki reel ve reaktif güç akışını eşzamanlı veya seçmeli
olarak kontrol edebilecek seri gerilim üretimi UPFC ile sağlanabilir. UPFC
bağımsız kontrol edilebilen paralel reaktif güç kontrolü sağlayabilir. UPFC
kompanzatörüne ait eşdeğer devre Şekil 2.8.‟de gösterilmiştir.
Şekil 2.8. UPFC Devre Şeması
2.2.5. FACTS yapılarının sisteme etkileri

Şebekedeki güç akışları denetlenebilmekte

Hatların güç taşıyabilme kapasiteleri arttırılabilmekte

Şebekedeki senkronaltı rezonans, gerilim kararsızlığı, güç osilasyonları
ve geçici kararlılık gibi sorunlara çözüm bulunabilmektedir.

Şebekede meydana gelebilecek hızlı olaylara çok kısa süreler içinde
müdahale edilebilmektedir. FACTS kontrolörleri güç elektroniğine dayalı yapılar
olup çalışmaları genel olarak yarıiletken anahtarların açma ve kapamalarına
dayanır.
21
FACTS‟lar iletim şebekelerinin kullanım kapasitesini arttıracak güç
elektroniği temelli kontrolör yapılarıdır. Bu kontrolörler çok hızlı çalıştığı gibi
iletim sisteminin sorunsuz çalıştığı güvenlik sınırlarını genişletir. FACTS‟ların
gelişimini yarı iletken tetikleme elemanları sağlamıştır. FACTS kullanımı
sistemlerin kontrol edilebilirliğini arttırmakta, FACTS cihazları ile kompanzasyon
tekniği yük gerilimini kararlı hale getirmekte, sistem için en az kayıpla daha
verimli çalışma koşulları sağlanmaktadır [18].
22
2.3. STATCOM (Statik Senkron Kompanzatör )
Son yıllarda, elektrik güç kalitesine olan ilgi bu alanda yapılan yasal
düzenlemelerden
sistemlerinde
dolayı
sistem
artmıştır.
kalitesini
Gerilim
önemli
regülâsyonu
ölçüde
elektrik
etkileyen
güç
dağıtım
kalitesi
problemlerinden biridir. Bilindiği gibi bir elektrik güç sisteminde gerilimin genliği,
güç sistemine reaktif güç vererek veya güç sisteminden reaktif güç çekerek
kontrol edilebilir. Senkron generatörler, mekaniksel anahtarlamalı kondansatör
endüktans ve doyumlu reaktörler, sistem gerilimini bu yöntemle kontrol etmek
için uzun süreden beri iletim ve dağıtım sistemlerinde kullanılmaktadırlar [19].
Ancak
bu
geleneksel
kondansatör
ve
reaktör
grupları
ile
yapılan
kompanzasyonun sistemde meydana gelen değişimlere yeterince hızlı cevap
verememesi gibi büyük bir dezavantajı vardır. Zaman içerisinde yarıiletken
anahtar teknolojisindeki gelişmeler ve güç kalitesine olan ilgi, gerilim dalga
şeklinin kalitesini geliştirmek için şebekeye bağlanan birçok donanımın
geliştirilmesine neden olmuştur. Bu donanımlar; modern güç elektroniğine
dayandırılan Esnek Alternatif Akım iletim Sistemleri (FACTS) olarak bilinir [20].
FACTS aygıtları ise inverter tabanlı aygıtlardır. Bunların en çok
kullanılanları STATCOM, statik senkron seri kompanzatör dur. STATCOM hem
dağıtım hem de iletim sistemlerinde kullanılan inverter tabanlı bir FACTS
aygıtıdır. Şebekeye paralel bağlanmaktadır. STATCOM sistemleri, ± Q MVAr
aralığında, şebeke frekansında (50Hz) sürekli, hem endüktif hem kapasitif
reaktif güç üretebilmektedir. Bu açıdan rakip sistemlere üstünlük sağlamaktadır.
STATCOM sisteminin bir diğer üstünlüğü ise geniş bir çıkış gerilimi aralığı için
maksimum reaktif güç üretiminin neredeyse sabit kalmasıdır. Bu açılardan
STATCOM sistemi, dağıtım ve iletim sistemlerinin güç kalitesi problemlerinin
çözümünde
doğrudan
kullanılabilecek
geleceğin
teknolojisi
olarak
gözükmektedir [21].
2.3.1. T-Statcom
STATCOM iletim sistemlerinde gerilim regülâsyonu ve sistem kararlılığını
geliştirmek için kullanılır ve “Transmission-STATCOM (TSTATCOM)” olarak
adlandırılır.
23
2.3.2. D-Statcom
D-STATCOM Dağıtım sistemlerinde ise gerilim regülâsyonu, güç faktörü
düzeltme, yük dengeleme ve yükün harmonik kompanzasyonu için kullanılır ve
Distribution-STATCOM olarak adlandırılır.
Yük barasına bağlanan bir D-STATCOM, hem sistemin daha güvenli
çalışmasına hem de daha kaliteli bir gerilimin tüketici tarafından kullanılmasına
yardımcı olur.
Her iki STATCOM‟un devre yapısı aynı olup, bir inverter, DC-hat
kondansatörü, filtre, bağlantı transformatörü ve bir kontrol devresinden
oluşmaktadır [22].
STATCOM (Statik Senkron Kompanzatör) güç elektroniği temelli bir
esnek alternatif akım iletim sistemi yapısıdır. STATCOM bağlı olduğu şebekede
meydana gelen değişimlere hızlı tepki verebilme yeteneği ile dinamik kararlılığa
önemli derecede katkıda bulunabilmektedir. Bu yetenek STATCOM yapısında
kullanılan denetim devresi ile ilgilidir.
Gelişmiş Statik VAr Kompanzatör (ASVC) olarak bilinen STATCOM, güç
sisteminden reaktif akım çekecek şekilde kontrol edilen ve bir DC enerji
depolama elemanı ile üç fazlı sistem arasına bir inverter bağlanarak yapılan
FACTS kontrolörüdür. STATCOM iletim hattına şönt bağlanmaktadır.
STATCOM iletim hattından kontrollü bir reaktif akım çekerek bağlantı
noktasında iletim hattının gerilimini düzenlemektir. Bu işlem STATCOM‟un esas
fonksiyonudur [23]. Bu FACTS kontrolörü sürekli rejim durumunda, dönen bir
senkron kompanzatörün çalışma karakteristiklerini gösterdiği için STATCOM
ismi verilmiştir.
Şekil 2.9.‟da görüldüğü gibi en basit halde, bir STATCOM kontrolörü; bir
bağlantı transformatörü, gerilim kaynaklı inverter ve dc enerji depolama
elemanından oluşmaktadır. Enerji depolama elemanı oldukça küçük bir
kondansatör olduğundan STATCOM iletim sistemi ile sadece reaktif güç alış
verişi yapabilir. Eğer dc kondansatör yerine bir akümülatör veya diğer bir DC
gerilim kaynağı kullanılırsa, kontrolör çalışma bölgesini genişleterek iletim
sistemi ile aktif ve reaktif güç alışverişi yapabilir. STATCOM‟un çıkış geriliminin
genliği ve faz açısı değiştirilebilir. Bunun için STATCOM devresindeki inverterin
24
AC çıkış geriliminin genlik ve frekansının ayarlanması gerekir. Bu ise inverter
kısmında yapılır.
STATCOM ifadesi başka bir deyişle şarj edilmiş bir sığaç, bir doğru
gerilim kaynağı olarak kullanılarak bir evirici ve bağlantı trafosu ile AC sistemine
bağlanabilmektedir. Evirici çıkışındaki gerilim, hattaki gerilimden küçük veya
büyük tutularak AC sisteminden çekilen veya AC sistemine verilen tepkin güç
denetlenebilmektedir. İşte bu yapı (STATCOM) statik senkron kompanzatör
olarak bilinmektedir. Şekil 2.10.„da STATCOM‟un genel yapısı gösterilmektedir.
Va c  0
AC Sistem
Bağlantı
Tr.
Gerilim
Tr.
Iac
V0  ma Vdc
Kontrol
Ünitesi
Idc
+
Vdc
Gerilim Kaynaklı
İnverter
-
Şekil 2.9. STATCOM Devre Şeması
Şekil 2.10. STATCOM’un Genel Yapısı
25
Parametre
Ayarı
Kontrol
Girişi
Bir STATCOM aslında ideal bir eşzaman makineye yakındır. Öyle ki iki
cihaz da temel frekansta dengeli 3 fazlı sinüzoidal gerilim üretirler. Bu gerilimin
genliği ve faz açısı her ikisinde de denetlenebilir. Ancak STATCOM eylemsizlik
momentine sahip değildir. Dolayısıyla çok hızlı bir şekilde denetlenebilmektedir.
Her ikisi endüktif veya kapasitif tepkin güç üretebilirler. STATCOM denetimli
tepkin bir güç kaynağıdır [24].
İnverter temelli FACTS cihazlarından STATCOM, Tristör tetiklemeli Statik
VAr kompanzatör limitlerini aşmak amacıyla dizayn edilmiş olup reaktif güç
kompanzasyonu ile bağlı bulunduğu sistem geriliminin belirli sınırlarda
kontrolüne imkân sağlamaktadır. Bağlı bulunduğu AC sistem gerilimi ile inverter
çıkış geriliminin büyüklüğü STATCOM reaktif gücünü tayin etmektedir [25].
Reaktif güç, STATCOM çıkış geriliminin değiştirilmesi ile kontrol
edilmektedir. Eğer STATCOM çıkış gerilimi AC sistem geriliminden büyük ise
reaktif akım STATCOM‟dan AC sisteme doğru akmakta ve AC sisteme reaktif
güç aktarılmaktadır. Bu durumda akım gerilimden yaklaşık olarak 90° ilerde olup
aktarılan güç kapasitiftir. Eğer STATCOM çıkış gerilimi sistem geriliminden
küçük ise reaktif akım AC sistemden STATCOM‟a doğru akmakta ve sistemden
reaktif güç çekilmektedir. Bu durumda akım gerilimden yaklaşık olarak 90°
geride olup sistemden endüktif güç çekilmektedir. STATCOM çıkış geriliminin
AC sistem gerilimine eşit olması durumunda reaktif akım ve reaktif güç sıfır
olmaktadır.
Kapasitör,
inverter
için
gerekli
DC
gerilimi
sağlamak
amacıyla
kullanılmaktadır. İnverter çıkış gerilimi ile AC sistem gerilimi arasındaki faz
farkına bağlı olarak kapasitör şarj veya deşarj olmaktadır. Transformatör
rezistansının ihmal edilmesi durumunda AC sistemden STATCOM‟a akan aktif
güç;
(2.22)
olarak ifade edilir [26]. Burada
geriliminin etkin değerleri,
faz farkıdır. Bu durumda
AC sistem geriliminin,
trafoların eşdeğer reaktansı ve
ise inverter çıkış
gerilimler arası
ise inverter çıkış gerilimi AC sistem geriliminden
geri fazdadır. Çekilen aktif güç
olduğunda kapasitör şarj olur. Açının
26
negatif olması durumunda çekilen aktif güç
olmakta ve kapasitör deşarj
olmaktadır. Sürekli durumda inverter çıkış gerilimi AC sistem geriliminden geri
fazda tutularak sistemden çekilen aktif güç trafo ve inverter kayıplarını
karşılamaktadır.
2.3.3. Statcom kontrol tekniği
İnverter temelli FACTS cihazlarından STATCOM, Tristör tetiklemeli Statik
VAr kompanzatör limitlerini aşmak amacıyla dizayn edilmiş olup reaktif güç
kompanzasyonu ile bağlı bulunduğu sistem geriliminin belirli sınırlarda
kontrolüne imkân sağlamaktadır. Bağlı bulunduğu AC sistem gerilimi ile inverter
çıkış geriliminin büyüklüğü STATCOM reaktif gücünü tayin etmektedir [25].
STATCOM genel yapı bakımından bir reaktans ve bu reaktansın
gerisinde yer alan bir gerilim kaynağı ile temsil edilebilir. STATCOM‟ un genel
çalışma ilkesi Şekil 2.11.‟deki eşdeğer devreden yararlanılarak elde edilen çıkış
barası güç bağıntıları ile anlaşılabilir.
Şekil 2.11. STATCOM’un Genel Eşdeğer Devre Yapısı, Gerilim
Fazörleri ve Gerilim Dalga Biçimleri
Bara sabit genlik ve faz açılı (
genlikli ve 0 derece faz açılı) sonsuz
güçlü bir şebekeye bağlantı barası olarak kabul edilebilir. Evirici çıkışındaki
gerilimin genliği
, faz açısı
ve ara bağlantı reaktansı
STATCOM‟un verdiği güçler aşağıdaki gibi hesaplanabilir.
27
olmak üzere baradan
(2.23)
(2.24)
İdeal durumda toplam kayıpların sıfır olduğu düşünülürse
olmalıdır. Bu da ancak
olması durumunda gerçekleşir. O halde ideal
durum için tepkin güç akısı 3 farklı durumda gerçekleşebilir.
1. durum:
durumunda
(2.25)
olacaktır. Yani baradan dışarıya bir tepkin güç verilir. STATCOM bağlı olduğu
şebekede kapasitif bir yük gibi davranacaktır.
2.durum:
durumunda
(2.26)
olacaktır. Yani barada herhangi bir tepkin güç alışverişi olmayacaktır.
3.durum:
durumunda
(2.27)
olacaktır. Yani baradan eviriciye doğru bir tepkin güç çekilir. STATCOM bağlı
olduğu şebekede endüktif bir yük gibi davranacaktır. Sığaç uç geriliminin
sürekliliğinin sağlanması için trafo, evirici ve sığaç etkin güç kayıplarının
baradan karşılanması zorunludur. Bu yüzden α açısı gerçek uygulamalarda
0.1°-2° arasında tutularak gerilimin devamlılığı sağlanır.
STATCOM‟un baradan verdiği ya da çektiği tepkin gücün
evirici çıkışındaki
denetimi
geriliminin genliğinin değiştirilmesi ile mümkündür. O halde
28
evirici girişindeki doğru gerilim ile çıkışındaki alternatif gerilim arasındaki
doğrusal orantıdan dolayı tepkin gücün denetimi sığaç doğru gerilimi
değiştirilerek yapılır. Bu amaçla sığacın amaca uygun olarak şarjı veya deşarjı
yapılarak tepkin güç denetimi yapılabilir. Bu şekilde yapılan tepkin güç denetimi
dolaylı denetim adını alır. α açısı toplam kayıpların üstünde bir etkin gücün
çekilmesini sağlayacak kadar büyük tutulursa sığaç şarj olacak ve evirici çıkışı
gerilimi olan
gerilimi büyüyecektir.
Bu da STATCOM‟un baradan verdiği tepkin gücünün artmasını
sağlayacaktır. Denetim işlemi Şekil 2.12.‟de gösterildiği gibi evirici çıkışındaki
akım ve gerilim işaretleri işlenerek uygun tetikleme işaretlerinin üretilmesi ile
sağlanır. Doğrudan denetim yönteminde evirici girişindeki sığacın gerilimi de
denetim işaretlerinin üretilmesinde kullanılır [27].
Şekil 2.12. STATCOM ve Genel Denetim Yapısı
STATCOM denetiminde kullanılan ana düşünce uç geriliminin değişimine
bağlı olarak üretilen veya tüketilen tepkin gücün değiştirilmesi fikridir. Uç gerilimi
referans değerinin ne kadar üzerinde olursa STATCOM‟un bağlı olduğu
şebekeden o oranda tepkin güç çekmesi ve ne kadar altında olursa
STATCOM‟un bağlı olduğu şebekeye o oranda tepkin güç vermesi sağlanır. Bu
durum STATCOM‟un Şekil 2.13.‟teki akım-gerilim karakteristiğinde açıkça
görülmektedir.
29
Şekil 2.13. STATCOM’un Akım-Gerilim Karakteristiği
2.3.4. Statcom kontrol parametrelerinin hesaplanması
STATCOM‟da güç ve kontrol hesaplamaları için kullanılan parametreler 3
aşamada hesaplanmaktadır.
2.3.4.1. Statcom reaktif güç hesabı
STATCOM‟dan sisteme aktarılan veya sistemden çekilen reaktif güç
aşağıdaki formüle göre hesaplanmaktadır.
(2.28)
burada;
= STATCOM Reaktif Gücü
= Şebeke gerilimi
= İnverter çıkış gerilimi
= Hattın Reaktansı ( STATCOM eş değer devresinde hat reaktansı
yaklaşık olarak 0,8-1,0 arasında değer alır.)
= Gerilimler arası faz farkı (Kapasitör uç geriliminin sürekliliğinin
sağlanması için trafo, evirici ve kapasitör etkin güç kayıplarının karşılanması
30
açısı gerçek uygulamalarda 0.1°-2° arasında tutularak
zorunludur. Bu yüzden
gerilimin devamlılığı sağlanır.)
2.3.4.2. Statcom da DC gerilim, modülasyon indeksi (ma) ve efektif hat
gerilimi hesabı
STATCOM‟da güç hesaplamaları için
gerilim sabit kabul edilerek
modülasyon indeksinin değiştirilmesiyle inverterin AC çıkış geriliminin genliği
hesaplanır.
Sistemin
modülasyon indeksi değişimi, STATCOM için çalışma
durumlarına göre 3 şekilde belirlenir.
Modülasyon indeksi hesaplamalarda
aralığında ve aritmetik
artış oranında,
(2.29)
orantısında seçilmektedir.
(2.30)
aritmetik ortalama oranından
değerine uygun olarak
ve
değerleri hesaplanmaktadır.
Modülasyon indeksi standby durumunda genelde 0,75 civarında
alınmaktadır.
Örnek olarak;
alınırsa
olarak seçilebilir.
STATCOM‟da
modülasyon indeksine uygun olarak
gerilimi;
(2.31)
31
bağıntısıyla hesaplanmaktadır. Burada
gerilimi ise,
(2.32)
bağıntılarıyla hesaplanmaktadır.
Sistemdeki parametreler ise;
= Şebeke gerilimi
= DC hat şebeke gerilimi
= Efektif hat gerilimi
= Modülasyon indeksi
= Hat gerilimi
şeklindedir.
32
2.4. Kontrol Sistemleri
Otomatik kontrol; kontrol işlemlerinin, kontrol edilmek istenen olay
etrafında kurulmuş bir karar mekanizması tarafından, doğrudan insan girişimi
olmaksızın gerçekleştirilebilmesidir. Daha açık bir şekilde, bir büyüklük ya da
koşulun gerçek değerini ölçüp, istenen değerle karşılaştırarak ortaya çıkan farkı
azaltacak yönde bir işaret üreterek, istenen değerde insan aracılığı olmaksızın
tutulmasıdır [28]. Bir kontrol sisteminin üç temel öğesi vardır. Bu üç öğenin
birbirleriyle ilişkisi Şekil 2.14.'te gösterilmiştir. Amaç x girişleri ya da sürücü,
işaretler ile belirlenir, sonuçlar ise y çıkışları ya da kontrol edilen değişkenleri
etkiler. Genel olarak kontrol sisteminin amacı, kontrol sisteminin elemanları
aracılığı ile girişleri kullanarak, çıkışları önceden belirlenmiş bir şekilde kontrol
etmektir [29]. Çıkışın ya da kontrol edilen büyüklüğün denetim altında tutulması
bakımından kontrol sistemleri, açık çevrim ve kapalı çevrim kontrol sistemleri
olarak ikiye ayrılır. Şekil 2.15.'te görüldüğü gibi açık çevrim kontrol sistemlerinde
kontrol işareti, çıkıştan yani kontrol edilen büyüklükten bağımsızdır. Şekil
2.16.'da verilen kapalı çevrim kontrol sistemlerinde ise kontrol işareti, çıkış
işaretiyle ya da çıkışla orantılı bir işaretle referans işaret arasındaki farka ya da
bunların toplamına bağlı olan kontrol sistemidir. Bu tip sistemler geri beslemeli
kontrol sistemleri olarak da adlandırılır. Şekil 2.17.‟de temel öğeleri içeren bir
kapalı çevrim süreç denetim sisteminin öbek gösterimi verilmiştir [28].
Şekil 2.14. Bir Otomatik Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı
Şekil 2.15. Açık Çevrim Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı
33
Şekil 2.16. Çok Değişkenli Kapalı Çevrim Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı
Şekil 2.17. Temel Öğeleriyle Süreç Denetim Sisteminin Gösterimi
Şekil 2.17.‟de verilen sistem parametrelerini incelediğimizde;
(Ayar noktası–set point): Denetlenen değişkenin istenen değerini
ayarlayan giriş değişkeni.
(Başvuru girişi–reference input): Ayar noktası ile bağlantılı, sistemi
denetleyebilmek için karşılaştırma işareti olarak kullanılan değer.
(Ölçülen başvuru girişi–reference input): Denetlenen değişkenin
işlevi olan ve başvuru girişi ile karşılaştırılan işaret.
(Hata–error): Başvuru girişi ile ölçülen değişken arasındaki fark.
(Denetleç çıkışı–controller output): Son denetim öğesini sürmekte
kullanılan işaret.
(İşlemlenen değişken–manipulated variable): Doğrudan denetlenen
değişkenin değerini değiştirmek üzere hata işaretinin işlevi olarak değişen
nicelik ya da koşul.
34
(Bozucu etken–disturbance): Denetlenen değişkenin değerini
değiştirmeye eğilimli ve sisteme birçok noktadan etki edebilen işaret.
(Denetlenen değişken–control variable): Denetlenen sistemin
doğrudan ölçülen ve denetlenen büyüklüğü şeklindedir.
Otomatik bir denetleyici, denetlenen değişkenin gerçek değerini istenen
değerle karşılaştırarak sapmayı belirler ve en küçük olası sapmayı elde etmek
için gereken karşı hareketleri üretir. Otomatik denetleyicinin bu karşı hareketi
üretmesinde kullanılan yönteme denetim kipi denir. Kullanılacak denetim kipinin
seçimi, kontrol edilecek sistemin yapısına ve sistemdeki etkenlere bağlı olarak
yapılır [28]. Otomatik kontrol, bir sistem değişkeninin referans adı verilen,
istenilen belirli bir değerde bulunmasını sağlamaktır. Günümüzde kontrol
sistemleri denilince akla gelen genellikle geri beslemeli kontrol sistemleridir.
(Feedback Control Systems). Geri besleme, kontrol edilen değişkenin ölçülerek
ve bu bilginin yardımıyla değerinin değiştirilerek kontrol edilmesidir [30].
2.4.1. Geri besleme çevrimi
Şekil 2.18.‟de genel olarak verilen geri beslemeli bir kontrol sisteminin,
geri besleme kontrol çevrimi Şekil 2.19.‟da göstermektedir.
Şekil 2.18. Geri Beslemeli Bir Sistemin Genel Gösterimi
35
Şekil 2.19. Geri Besleme Kontrol Çevrimi
Şekil 2.19.‟da verilen sistemdeki parametreleri incelediğimizde;
2.4.1.1. Ölçüm
Çevrim tarafından kontrol edilen değişkenin gösterilebilmesi için ölçüm
yapılmalıdır.
2.4.1.2. Aktüatör
Bütün sistemlerde enerji veya madde sağlayan ve ölçüm sinyalini
değiştiren bir aktüatör bulunmalıdır. Genellikle bu bir tür valftir ama bir motor
hızı,ısıtıcı vs. olabilir.
2.4.1.3. Proses
Kontrol fonksiyonu gerçekleştirilirken, otomatik kontrolör çıkış sinyalini
oluşturmak için referans değeri ile ölçüm değerini kullanır. Bu sinyallerin
kesinliği ve hızlılığı kontrolörün ölçümü düzgün kontrol edebilmesi üzerindeki
temel limitlerdir. Eğer ölçüm elemanı kesin bir sinyal yollayamıyorsa veya
ölçümde bir gecikme varsa kontrolörün proses üzerindeki etkisinde düşme
olacaktır. Bunun yanında kontrolörün referans değeri de kesin bir şekilde
belirtilmelidir. Referans değeri kontrolörün kendisi tarafından üretilir. Bu referans
değerindeki kalibrasyon hataları, ölçüm değerinin kontrolör tarafından yanlış
değere getirilmesine sebep olacaktır
36
2.4.1.4. Otomatik kontrolör
Çevrimin son elemanı otomatik kontrolördür ve görevi ölçümü kontrol
etmektir. Kontrol ölçümü belirli limitler içinde tutmak demektir. Bütün otomatik
kontrol elemanları İç mekanizmalarına göre az değişiklik gösteren belirli genel
sistem cevaplarını kullanırlar. Geri beslemeli otomatik kontrolün temelini
oluşturan kavramlardan birisi, kontrol çevriminin kapalı olmasıdır. Bu bilginin
çevrim içinde devamlı olarak dolaşması anlamına gelmektedir. Kontrolör sistemi
kontrol etmeli, sistem ölçüme etki etmeli ve ölçüm sinyali de kontrolöre
iletilmelidir. Eğer yol herhangi bir noktada kesilirse, çevrim açık hale gelir.
Çevrim açık hale geldiğinde otomatik kontrolör manuel duruma geçer ve artık
sistemi kontrol edemez hale gelir. Dolayısıyla kontrolörlerden gelen ölçüm
sinyalleri sisteme etki etmez ve otomatik kontrolün varlığı ortadan kalkmış olur
[30].
2.4.2. Kontrol sistemlerinde kullanılan denetleyiciler
Kontrol sistemlerinden en bilinenleri olan BMD (Bulanık Mantık
Denetleyici), YSA (Yapay Sinir Ağları) ve PID (Oransal-İntegral-Türevsel)
kontrolörleri incelersek;
2.4.2.1. Bulanık mantık denetleyici ile kontrol
İlk bulanık mantık denetim küçük bir buhar makinesinin kontrolü olarak
Mamdani ve Assilian tarafından gerçekleştirilmiştir. Bulanık Mantık denetim
algoritması, sezgisel denetim kurallar kümesinden oluşmaktadır ve dilsel
terimleri ifade etmek için bulanık kümeler ve kuralları değerlendirmek için
bulanık mantık kullanılmaktadır. BMD sistem temel yapısı dört ana parçadan
oluşur: bulanıklaştırma birimi, bilgi tabanı, karar üretme mantığı ve durulaştırma
birimi [31]. Bulanık mantık denetim sistemi Şekil 2.20.‟de gösterilmiştir.
37
Şekil 2.20. Bulanık Mantık Denetleyici Sistemi
Bulanıklaştırma operatörü, veriyi belirli grup içinde bir değere ve bu değer
dışındaki bütün noktalarda sıfır olan üyelik fonksiyonu haline getirir. Bilgi tabanı,
denetlenecek sistemle ilgili bilgilerin toplandığı bir veri tablosundan ibarettir [32].
Karar üretme mantığı, önceden bilinen sistemin denetime verdiği cevap kararını
oluşturan referans bilgidir. Durulaştırma birimi ise çıkışın değişken değerlerini
evrensel küme düzeyine getirmek için ölçeklendirme yapıldığı yerdir. Sistemin
çalışması esnasında meydana gelen hata
ve hatadaki değişme
sistemin kesin girişlerini oluşturur.
(2.33)
(2.34)
Referans girişi
, gerçek sistem çıkışı
ve
örnekleme adımı
olarak ifade edilebilir. BMD‟ye uygulanan kesin giriş ve alınan kesin çıkış
arasında gerçekleştirilen işlem basamakları Şekil 2.21.‟de gösterilmektedir.
Şekil 2.21. Bulanık Mantık Denetleyici Blok Diyagramı
38
2.4.2.2. Yapay sinir ağları ile kontrol
Sistem denetiminde Şekil 2.22.‟de gösterilen yapı kullanılmaktadır.
Sistem çıkışları ile istenen işaret arasındaki fark denetleyiciye uygulanır,
denetleyicinin ürettiği çıkış ise sistemi izlenen işarete doğru zorlayacak şekilde
hesaplanır. Bu döngü içerisinde, sistem çıkışının istenen işarete doğru
zorlanması ise denetleyici parametrelerinin hata bilgisinin kullanımı ile
güncellenmesi yoluyla gerçekleşir. Tanılama ve denetim problemlerinin ilk
aşaması, öğrenme şeklinin eş zamanlı ya da zamandan bağımsız olması
durumlarında birine karar verilmesidir. Sistemin hangi girişlere cevaben hangi
çıkışları ürettiğine dair herhangi bir bilgi yoksa ve uygulamam gerçek zamanda
tanılamayı gerektiriyorsa her bir gözlem anında tanılayıcı ağ yapısı,
gözlemlenen bir adet giriş/çıkış çifti için anlık hatanın minimizasyonuna dayalı
çalışacaktır. Bu ise eş zamanlı öğrenme yaklaşımına denk düşmektedir [33,34].
Şekil 2.22. Yapay Sinir Ağları ile Oluşturulan Bir Denetleyici ve Denetim Sistemi
YSA'lar, uygulanan ağ modeline göre değişik karakteristik özellikler
göstermelerine karşın temel birkaç ortak özelliğe sahiptirler. Birinci özellik;
YSA'larda sistemin paralelliği ve toplamsal işlevin yapısal olarak dağılmışlığıdır
[35]. YSA‟lar birçok nörondan meydana gelir ve bu nöronlar eş zamanlı olarak
çalışarak karmaşık işlevleri yerine getirir. Diğer bir değişle karmaşık işlevler
birçok nöronun eş zamanlı çalışması ile meydana getirilir. Süreç içerisinde bu
nöronlardan her hangi biri işlevini yitirse dahi sistem güven sınırları içerisinde
çalışmasına devam edebilir. İkinci özellik ise genelleme yeteneği, diğer bir
ifadeyle ağ yapısının, eğitim esnasında kullanılan nümerik bilgilerden
39
eşleştirmeyi betimleyen kaba özellikleri çıkarması ve böylelikle eğitim sırasında
kullanılmayan girdiler için de, anlamlı yanıtlar üretebilmesidir [36].
2.4.2.3. PID ile kontrol
PID kontrol ediciler geri beslemeli kontrol edicilerde en çok kullanılan
algoritmalardır. Günümüzde çok kullanılan bir kontrol yöntemdir ve geniş bir
uygulama alanına sahiptir. Bir PID Kontrol edicinin tasarımında amaç
,
,
(Oransal-Integral-Türevsel Kontrol) kazanç katsayılarının hesaplanması ve
sistemde istenilen genel tepki elde edilinceye kadar ayarlama yapılmasıdır. PID
denetleyici bölüm 3‟te detaylı olarak incelenmiştir
40
3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1. PID (Proportional-Integral-Derivative; Oransal-Integral-Türevsel)
Kontrolörler
PID kontrol ediciler geri beslemeli kontrol edicilerde en çok kullanılan
algoritmalardır. Günümüzde çok kullanılan bir kontrol yöntemdir ve geniş bir
uygulama alanına sahiptir. Bir PID Kontrol edicinin transfer fonksiyonu Şekil
3.1.‟deki formdadır.
Şekil 3.1. PID Kontrol Transfer Fonksiyonu
Burada PID kontrolörün transfer fonksiyonu;
(3.1)
= Oransal kazanç
= İntegral kazancı
= Türev kazancı
= Kontrol edicinin çıkışı,
= Hata sinyalidir.
bu eşitlik aynı zamanda;
]
(3.2)
şeklinde de ifade edilebilir.
41
Burada
(İntegral zaman sabiti)
(Türev zaman sabiti)
olarak isimlendirilirler.
PID kontrol edici tasarımının temel hedefi
,
,
veya
,
katsayılarının bulunması ve verilen kapalı döngü sistemin performans
koşullarını sağlayacak şekilde ayarlanmasıdır. Denklemlerle oluşturulan
sistem
parametreleri
cevabına
yakın
olsa
da
sistemin
,
,
yinede
hesaplamalardan sonra manüel olarak ayarlanması gerekir [37].
Şekil 3.2. PID Kontrol Edici Genel Gösterimi

Plant: Kontrol edilecek sistem,

Controller: Plant için uyarı sağlayarak, sistemin davranışını etkileyen
denetleyicidir.
Şemada PID denetleyicinin nasıl çalıştığını incelediğimizde;
Değişken
değeri
, izleme hatası olup, istenilen giriş değeri
arasındaki farkı gösterir.
ile gerçek çıkış
hata sinyali PID denetleyiciye gönderilir
ve denetleyici bu hata sinyalinin hem türevini hem de integralini hesaplar.
Denetleyiciden geçen
integral kazancı
sinyali; oransal kazanç
ile hata değeri,
ile hatanın integrali, türevsel kazanç
ile hatanın türevi
çarpımlarının toplamına eşittir.
sinyali denetlenen sisteme gönderilir ve yeni çıkış
olur.
çıkış sinyali algılayıcıya geri gönderilerek yeni hata sinyali
42
elde edilmiş
bulunur.
Denetleyici yeni hata sinyaline aynı işlemleri uygular ve bu işlem böyle
devam eder [38,39,40].
3.1.1. PID denetleyicilerin karakteristikleri
3.1.1.1. Oransal denetleyici (
)
Oransal kontrolör adından da anlaşıldığı gibi girişindeki işareti, referans
ile sistem çıkışı arasındaki
hatayı belli bir oranda kuvvetlendirerek
sisteme girişini sağlayan bir kontrol tekniğidir.
Kontrolör çıkışı;
‟dir. Yükselme zamanını azaltmada etkisi
vardır ve azaltır, ama asla tamamen yok etmez. (Kararlı hal hatası).
3.1.1.2. Integral denetleyici (
)
İntegral kontrolün amacı, sürekli durumda sistemin çıkış işaretiyle
referans işareti arasındaki hatayı minimuma indirmek veya ortadan kaldırmaktır.
Karalı hal hatasının azaltılmasında etkisi vardır.
3.1.1.3. Türevsel denetleyici (
)
Türevsel kontrolörün amacı sistemdeki yüksek kazancı düşürmektir.
Sistemin kararlılığının artmasında etkisi vardır, aşmayı azaltır ve geçici tepkiyi
düzeltir.
3.1.2. PID denetleyici katsayılarının sisteme etkisi
Kapalı döngülü bir sistemde, her bir denetleyicinin etkisi
,
ve
Tablo 3.1‟de özet olarak gösterilmiştir.
Bu düzeltmeler tam olarak geçerli değildir. Çünkü
,
ve
birbirlerine
bağımlıdırlar. Yani değişkenlerden birinin değişimi diğer ikisinin etkisini
değiştirebilir.
Bu
yüzden
Tablo
3.1‟deki
belirlenmesinde sadece bir referanstır.
43
,
ve
değerlerinin
Tablo 3.1 Denetleyici katsayılarının sisteme etkisi
Denetleyici
Yükselme
Sistem ani
Oturma
Kararlı durum
zamanı
tepkisi
zamanı
hatası
Azalır
Artar
Azalır
Artar
Artar
Azalır
Azalır
Ufak Değişim
Gösterir
Ufak Değişim
Gösterir
Azalır
Yok eder
Ufak Değişim
Gösterir
3.1.3. PID kontrol edici tasarımında izlenecek temel basamaklar

Sistemin açık döngü transfer fonksiyonu elde edilir.

Sisteme yükselme zamanını iyileştirmek için oransal denetleyici eklenir.

Sistemde ani tepkinin iyileştirilmesi için türevsel denetleyici eklenir.

Sistemde kararlı durum hatasını azaltmak için integral denetleyici eklenir.

,
,
katsayıları sistem istenilen genel tepkiyi verene kadar
ayarlanır.
Sistemin istenilen tepkiyi sağlaması için her üç denetleyiciyi de aynı anda
kullanma zorunluluğu yoktur.
Eğer PI denetleyici sistem için istenilen tepkiyi veriyorsa türevsel
denetleyiciyi kullanma zorunluluğumuz yoktur.
3.1.4. Ziegler-Nichols (Z-N) tasarım metodu
PID kontrol edicilerin parametrelerinin belirlenmesinde kullanılan en
yaygın metotlardan birisidir.
PID kontrol edicinin parametreleri Z-N metoduna göre Tablo 3.2‟deki gibi
seçilir.
44
Tablo 3.2 Z-N medoduna göre PID parametlerinin seçimi
Kontrol edici
Parametreler
P
-
PI
-
PID
Bu metot da kontrol edici kazancı
, bastırılmış salınım
kazancında sağlanana kadar arttırılır. Salınımın periyodu ise
‟dur [41].
Ziegler Nicholes metoduna göre Şekil 3.1.‟deki PID denklemin transfer
fonksiyonu;
(
)
(3.3)
şeklindedir.
(3.4)
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.8)
(3.9)
(3.10)
(3.11)
olup,
kritik değeri karakteristik denklemden hesaplanmaktadır.
45
3.2. DÖNÜŞTÜRÜCÜLER
Dönüştürücüler
bir
tarafında
bulunan
doğru
gerilimden
uygun
anahtarlama dizisi ile faz açısı, genliği ve frekansı kontrol edilebilir alternatif bir
gerilim üretirler. Aynı devre hem evirici hem de doğrultucu olarak çalışabildiği
için bu devreye dönüştürücü adı verilir. Alternatif gerilim ve frekans uygulamaya
bağlı olarak değişken veya sabit olabilir. FACTS uygulamalarında yüksek
gerilim ve güç harmonikleri birçok sorun yaratabileceği için çıkış gerilim
dalgasının frekansı, dönüştürücün bağlı bulunduğu güç sisteminin frekansına
eşit olacak şekilde kontrol edilir. Dönüştürücü için doğru gerilim sabit veya
değişken olabilir. Bu doğru gerilim şebekeden, doğrultucu yardımı ile dönel bir
alternatif
akım
makinasından,
batarya,
yakıt
hücresi
veya
güneş
kollektörlerinden sağlanabilir. Dönüştürücülerde genellikle transistor, tristör,
MOSFET, IGBT ve GTO gibi yarı iletken anahtarlar kullanılır. Bu elemanlardan
transistor ve MOSFET düşük ve orta güç uygulamalarında, tristör ve GTO ise
yüksek güç uygulamalarında kullanılır.
Uygulamaya göre dönüştürücün çıkışı tek veya çok fazlı olabilir. Kendinden
komutasyonlu dönüştürücüler,
a) Doğru akım tarafında doğru bir gerilim kaynağı bulunan gerilim beslemeli
dönüştürücüler (GBD),
b) Doğru akım tarafında doğru bir akım kaynağı bulunan akım beslemeli
dönüştürücüler (ABD),
olarak ikiye ayrılabilir [42].
3.2.1. Akım Beslemeli Dönüştürücüler
Değişken bir gerilim kaynağı büyük değerli bir endüktansı seri bağlayarak
ve bir geri besleme akım kontrol döngüsünün içerisinde gerilimi kontrol ederek
değişken bir doğru akım kaynağı elde edilebilir. Değişken doğru gerilim bir diyot
doğrultucu yardımı ile bir generatörden, DA-DA bir dönüştürücü yardımı ile bir
güç kaynağından elde edilebilir. ABD'lerde kaynak olarak akım kaynağı
kullanılır ve ABD çıkışında akım üretir. Bu tip dönüştürücülerde akım daima bir
yönde aktığı için gücün ters dönüşü doğru geriliminin polaritesinin yönünün
değiştirilmesi ile gerçekleştirilir. Bunu başarmak için çift yönlü gerilim tutma
46
kapasitesine sahip yarı iletken anahtarlara ihtiyaç duyulur. ABD'lerde kullanılan
yarı iletken anahtarları gerilimin ters dönmesine dayanmalıdır ve bu yüzden güç
MOSFET'leri, BJT, IGBT, MCT, IGCT ve GTO gibi asimetrik gerilim tutan yarı
iletken anahtarlar kullanılamayabilir. Bu yarı iletken anahtarların yerine simetrik
gerilim tutan GTO'lar ve tristörler kullanılmalıdır. Ayrıca ileri yönde gerilim
tutabilen yarı iletken anahtarları seri diyotlar ile kullanılabilir. Üç fazlı bir ABD
devresi Şekil 3.3.‟de gösterilmiştir [42].
Şekil 3.3. Üç fazlı bir ABD
ABD'lerin genel uygulama alanları,

Büyük güçlü asenkron ve senkron motorların hız kontrolü,

Yüksek frekanslı indüksiyon ısıtması,

Doğru akım motor sürücüleri,

Aktif harmonik filtreleri (AHF),

Süper iletkenli mıknatıs enerji depolaması,

Rotoru sargılı senkron motorun değişken frekansta başlatılması gibi
uygulamaları kapsar [43].
3.2.2. Gerilim Beslemeli Dönüştürücüler
ABD'lerde kaynak olarak akım kaynağı kullanılır ve çıkışında akım üretir.
Gerilim beslemeli dönüştürücülerde (GBD) ise kaynak olarak gerilim kaynağı
kullanılır ve çıkışında gerilim üretilir. GBD'lerde doğru gerilim daima bir
polariteye sahiptir ve gücün ters dönüşü doğru akımının ters dönüşü ile sağlanır
47
ve bu nedenle GBD'de tek yönlü gerilim tutma kapasiteli yarı iletken anahtarlar
kullanılır. Bu yüzden GBD‟ler, performansları ve ekonomik nedenlerden dolayı
FACTS uygulamalarında ABD'lerde göre daha çok tercih edilirler ve uygulama
alanının % 90'ında GBD‟ler kullanılır [44].
GBD'lerin çok geniş bir uygulama alanı vardır [43]. GBD'ler;

Alternatif akım motor sürücüleri,

Kesintisiz alternatif akım güç kaynakları,

İndüksiyonla ısıtma,

Statik VAr generatörler (SVG) ve statik VAr kompanzatörler (SVC),

Aktif harmonik filtreler (AHF) şeklinde sıralanabilir.
GBD'nin doğru gerilim tarafında bulunan kaynağının, genliğinin değerini
değiştirerek ve dönüştürücün kazancını sabit tutarak değişken genlikli bir çıkış
gerilimi elde etmek mümkündür. Bu tip dönüştürücülerde çıkıştaki alternatif
gerilimin genliğini değiştirmek için girişteki doğru gerilimin genliği değiştirilir.
Çıkıştaki alternatif geriliminin dalga şekli kare dalgaya benzemektedir. Üç fazlı
temel dönüştürücü devresi ters paralel bağlı olan 6 adet asimetrik yarı iletken
anahtarlama elemanlarından oluşan 6 darbeli evirici yapısı olarak bilinir.
GBD'lerde doğru akım her iki yönde de aktığı için dönüştürücü çift yönlü akım
geçirecek şekilde olmalıdır ve bu yüzden bir geri besleme diyotu yük akımı yön
değiştirdiği zaman denetimli anahtarları korumak için bu anahtarlama
elemanlarına daima paralel bağlanır. Ayrıca dönüştürücüdeki doğru gerilim ters
dönmediği için denetimli anahtarların ters gerilim tutma kapasitesine sahip
olmasına ihtiyaç duyulmaz. GBD'lerde yarı iletken anahtarlama elemanları
daima doğru gerilimli besleme yüzünden ileri yönlü biaslanmış olarak kalır. Bu
yüzden GTO, BJT, IGBT, güç MOSFET'leri ve IGCT'ler gibi tam denetimli ileri
veya asimetrik tutmalı yarı iletken anahtarlama elemanları kullanmak daha
uygundur. Tam denetimli anahtarlama elemanları kullanılmadan önce tristörler
kullanılarak dönüştürücü devreleri gerçekleştirildi. Tam denetimli anahtarların
gelişmesine paralel olarak tristörlü dönüştürücü devreleri günümüzde pek fazla
tercih edilmemektedir. GTO, IGBT, MTO ve IGCT gibi tam denetimli
anahtarlama elemanları veya buna benzer tam denetimli elemanlar kapıdan
48
iletime ve kesime gitme yeteneğine sahiptirler. Bu elemanlar kapıdan kesime
götürülemeyen kapasitesi olmayan tristörlerden daha fazla kayıplara sahip ve
daha pahalıdır. Fakat tam denetimli anahtarlama elemanları ile yapılan
dönüştürücüler tüm sistem maliyeti düşünüldüğünde ve performans açısından
değerlendirildiğinde önemli avantajlara sahiptir.
Dönüştürücü, alternatif akım tarafında güç sistemine transformatör
yardımı ile bağlanırken, doğru akım tarafına ise bir doğru gerilim kondansatörü
bağlanır. Bu kondansatörün, doğru geriliminde değişme olmadığı, doğru
akımdaki değişmelere ise dayanabilecek kadar büyük olduğu varsayılır ve kalıcı
durumda bir gerilim kaynağı olarak düşünülebilir [42].
3.2.3. Tek Fazlı Gerilim Beslemeli Dönüştürücüler
FACTS kontrolörlerde genellikle üç fazlı dönüştürücüler kullanılmasına
rağmen GBD' lerin çalışma ilkelerinin anlaşılması açısından tek fazlı
dönüştürücüler önemlidir. En basit dönüştürücü yapılarından biri Şekil 3.4.'de
gösterilen tek fazlı tam dalga dönüştürücüdür. Eğer akım, alternatif akım
tarafından doğru akım tarafına akıyorsa pozitif (doğrultucu modunda), doğru
akımdan alternatif akım tarafına akıyorsa negatif (evirici modunda) olduğu
varsayılır. Ayrıca Şekil 3.4.'de gösterilen Id akımının kondansatörünün dolması
için doğru akım tarafına akması gerekir. Bu Id akımı harmonikler içerir ve bu
harmonikler tek fazlı tam dalga bir dönüştürücüde iki ve ikinin katlarıdır. Bu
dönüştürücü 4 anahtarlama elemanından düzgün bir doğru gerilim sağlamak
için bir kondansatörden meydana gelmektedir. Şekil 3.4.'den de görüleceği gibi
1 ve 2 nolu anahtarlama elemanları iletime sokulursa ilk yarım periyot için Vab
gerilimi +Vd olur. Diğer yarım periyotta ise 3 ve 4 nolu anahtarlama elemanları
iletime sokulup 1 ve 2 nolu anahtarlama elemanları kesime götürülürse bu defa
Vab gerilimi -Vd olur. Bu alternatif gerilim, alternatif akımın genliği, dalga şekli ve
faz açısından bağımsız meydana gelir. Alternatif akım sistemin gerilimi ve
empedansı ile dönüştürücün ürettiği alternatif gerilimin bir sonucu olarak
meydana gelir [42].
49
Şekil 3.4. Tek fazlı Tam Dalga GBD ve Akım-Gerilimlerinin Dalga Şekli
Şekil 3.4.'teki gibi sinüzoidal, θ açısı kadar ileride ve şebekeden eviriciye doğru
bir akım aktığı varsayılırsa,

t1 ile t2 zaman aralığında 1 ve 2 nolu anahtarlama elemanları iletimde, 3
ve 4 nolu anahtarlama elemanları kesimde Vab pozitif, Iab negatiftir. Güç akışı, 1
ve 2 nolu anahtarlama elemanları yardımı ile dönüştürücünün doğru gerilim
tarafından şebekeye doğrudur (evirici olarak).
50

t2 ile t3 zaman aralığında akım yön değiştirir ve pozitif olur. Akım 1‟ ve 2‟
diyotlarından akar. Güç akışı şebekeden dönüştürücünün doğru gerilim tarafına
doğrudur (doğrultucu olarak).

t3 ile t4 zaman aralığında 1 ve 2 nolu anahtarlama elemanları kesimde, 3
ve 4 nolu anahtarlama elemanları iletimdedir. Ayrıca Iab aynı yönde akmaya
devam ederken Vab negatiftir. Akım 3 ve 4 nolu anahtarlama elemanlarından
akar. Güç akışı, doğrultucunun doğru gerilim tarafından şebekeye doğrudur
(evirici olarak).

t4 ile t5 zaman aralığında 3 ve 4 nolu anahtarlama elemanları iletimde
kalmaya devam ederler, 1 ve 2 nolu anahtarlama elemanları ise kesimdedirler.
Vab negatiftir, Iab ise yön değiştirir. Güç akışı ise doğrultucunun doğru gerilim
tarafından şebekeye doğru 3‟ ve 4‟ diyotları üzerinden akmaktadır (doğrultucu
olarak).
Şekil 3.5. GBD'nin Bir Faz Bacağı ve Bir Faz Bacağının
Çıkış Geriliminin Dalga Şekli
Dönüştürücülerin çalışmasının daha iyi anlaşılabilmesi için Şekil 3.5.'teki
bir faz bacağının çalışmasının incelenmesinde fayda vardır. Eğer Şekil 3.5.'teki
51
devrede anahtarlama elemanları sıralı olarak açılıp kapatılırsa alternatif
gerilimin şekli bir kare dalga olur. Bu devreye göre,

Alternatif akım ve gerilim arasında herhangi bir faz ilişkisi olabilir. Yani
ileri veya geri reaktif güçlü bir evirici veya bir doğrultucu olarak dört bölgenin
tamamında çalışabilir. Eğer dönüştürücü ile şebeke arasında aktif güç alışverişi
de olması isteniyorsa o zaman dönüştürücü ayrıca bir doğru gerilim sistemine
ihtiyaç duyar. Eğer dönüştürücü sadece reaktif güç alışverişi için tasarlanmışsa
doğru gerilim sistemine ihtiyaç duyulmaz ve dönüştürücü kondansatör ile
sonlandırılır.

Aktif ve reaktif güç alışverişi, şebeke gerilimine göre dönüştürücün
ürettiği alternatif gerilimin faz açısı ve genliğinin yardımı ile bağımsız bir şekilde
kontrol edilebilir.

Dönüştürücüdeki diyotlar doğrultucu görevini, denetimli anahtarlama
elemanları ise evirici görevini yerine getirirler. Bir periyot boyunca dönüştürücü
faz açısı ve net güç akışına göre ya evirici ya da doğrultucu olarak çalışır.
Dönüştürücü birim güç faktöründe doğrultucu olarak çalıştığı zaman sadece
diyotlar, evirici olarak çalıştığı zaman ise denetimli anahtarlar iletimdedir.

Denetimli anahtarlardan herhangi biri kesime sokulduğu zaman alternatif
akım gerçekte tamamen
kesilmez. Dönüştürücü birim güç faktöründe
çalışmıyorsa, bir denetimli anahtardan değil de diyotlar üzerinden akar. Birim
güç faktöründe çalışıyorsa ise diğer bir denetimli anahtardan akmaya devam
eder. Aynı faz bacağındaki denetimli anahtarlar aynı anda iletime sokulursa
dönüştürücünün doğru gerilim tarafı kısa devre olur. Kondansatörde kısa devre
olan bu bacak üzerinden çok hızlı bir şekilde boşalacağı için faz bacağı
üzerinde bulunan denetimli anahtarlar zarar görebilir. Kısaca bir faz bacağı
üzerindeki denetimli anahtarlardan biri iletime sokulursa diğeri kesime
götürülmelidir.

Faz bacaklarının birkaç tanesi paralel olarak bağlanabilir. Bu faz
bacaklarının her biri uygun anahtarlama elemanları ve manyetik bir yalıtım ile
şebekeye bağlanarak bağımsız bir şekilde çalıştırılabilir.

Denetimli
anahtarların
anahtarlaması
ile
dönüştürücünün
gerilimine bağlı olarak alternatif akımın dalga şekli meydana gelir.
52
doğru
Şekil 3.5.'te gösterilen dönüştürücünün çıkış gerilimi Vab ana harmonik
bileşenine ek olarak birçok harmonik içerir. Bu harmonikler
'in katlandır.
Burada n, 1, 3, 5, gibi tamsayılardır. Her gerilim harmoniğinin genliği ana
harmoniğin
'i kadardır. (3. harmoniğin genliği ana harmoniğin 1/3'ü, 5.
harmoniğin genliği ana harmoniğin 1/5'i….vb.) Ana frekansta
reaktans için 5. harmonik akımının genliği
'luk bir
'luk gerilim harmoniği için
olabileceği için şebekeye akan akım harmoniklerinin genlikleri önemlidir.
Dönüştürücü tarafından üretilen akım harmoniklerini yok etmenin veya
azaltmanın en basit yolu pasif LC filtreleri kullanmaktır [45]. Akım harmoniklerini
filtrelemek için dönüştürücü genellikle transformatörün kaçak endüktansının
kullanılması ile gerçekleştirilen endüktif bir ara yüz ile güç sistemine bağlanır.
Bu bağlantı transformatörü kondansatörün iletim hattı gibi kapasitif bir yüke hızlı
bir şekilde boşalmasını da önler. Ayrıca şebekeye doğru akan akım ve bu
akımın dalga şekli de bu endüktansı değerine bağlıdır. Düşük frekans
bileşenlerini yok etmek için tasarlanan veya düşük frekansa ayarlanmış
geleneksel alçak geçiren seri ya da paralel LC filtrelerinin değerleri büyüktür. Bu
nedenle paralel bağlı ayarlı seri LC filtreleri veya çentik filtreleri 5. 7., 11., ve 13.
gibi bileşenler için kullanılır. Zorlanmış komutasyonlu ABD'ler için bir LC filtresi
kullanılır. GBD‟ler için bağlantı reaktansı ve transformatör, birinci dereceden
harmonik akım filtresi gibi davranırlar. Toplam endüktans değeri izin verilen
akım harmonik bozulmalarını karşılayacak şekilde seçilmelidir. Ek bir LC filtresi
de harmonik içeriğini azaltmak için kullanılabilir [42].
3.2.4. Üç Fazlı Gerilim Beslemeli Dönüştürücüler
Üç fazlı dönüştürücüler alternatif akım motor sürücülerinde ve genel
amaçlı alternatif akım kaynakları için yaygın şekilde kullanılırlar. Şekil 3.6.'da üç
fazlı iki seviyeli bir GBD devresi gösterilmiştir. Dönüştürücüde 6 adet GTO,
IGBT gibi denetimli anahtarlama elemanı ve aynı faz bacağı üzerinde bulunan
denetimli anahtarlama elemanları kesime sokulduğu zaman indüktif akımın
üzerinden geçmesi için 6 adet denetimsiz anahtar (diyot) kullanılmıştır.
53
Şekil 3.6. Üç fazlı iki seviyeli GBD
Üç fazlı dönüştürücüler, aralarında 120° faz farkı ve birbiri ile uyum içinde
çalışan üç faz bacağından meydana gelir. Bu üç faz bacağının çıkışında kare
dalgalar üretilir. Her faz bacağındaki denetimli ve denetimsiz anahtarlama
elemanları Tablo 3.3'ten de görüleceği gibi toplam 180° iletimde kalır ve
anahtarlama özelliği her 30° de değişir. Şekil 3.7.'de dönüştürücünün faz-nötr,
faz-faz gerilimleri ve tek faz akımı gösterilmiştir [42].
54
Şekil 3.7. Şekil 3.6.'daki Üç fazlı GBD'nin Akım ve Gerilimlerinin Dalga Şekilleri
Şekil 3.7.'de gösterilen faz-faz gerilimleri tepe değeri Vd olan 120° 'lik
darbe genişliğine sahiptirler. Va, Vb ve Vc kare dalga gerilimleri, kondansatörün
orta noktası N'ye göre faz çıkış gerilim değerleridir. Alternatif gerilimin nötr
noktası kondansatörün orta noktasına fiziksel olarak bağlandığında, bu
gerilimler dönüştürücünün alternatif gerilim tarafının faz-nötr gerilimleri olur. Bu
55
durumda dönüştürücü 6 darbeli tam dalga dönüştürücü olarak değil de iki adet 3
darbeli dönüştürücü olarak çalışır. Bu üç faz bacağı arasında 120° 'lik faz farkı
vardır, b faz bacağında bulunan 3 ve 6 nolu anahtarlama elemanları, a faz
bacağında bulunan 1 ve 4 nolu anahtarlama elemanlarından 120° sonra
anahtarlanır. Aynı şeklide c faz bacağında bulunan 2 ve 5 nolu anahtarlama
elemanları, b faz bacağında bulunan 3 ve 6 nolu anahtarlama elemanlarından
120° sonra anahtarlanır.
Ayrıca
Şekil
3.7.'de
gösterilen
hat
gerilimlerinin
dalga
şekilleri
karakteristik olarak hem 6 adımlı dalga şekline hem de üç fazlı kontrollü köprü
doğrultucunun hat akımının dalga şekline benzer. Dalga şeklindeki karakteristik
harmonikler
'in katlarıdır. Burada n, 1; 2; 3;... gibi tamsayılardır. Üç fazlı
ana ve harmonik bileşenleri 120° 'lik bir faz kaydırması ile dengelenir. Bu tip
dönüştürücüler kare dalga veya 6 adımlı dönüştürücü olarak bilinir.
Tablo 3.3 Üç Fazlı İki Seviyeli GBD için Anahtarlama Özelliği
56
Tablo 3.4 Üç Fazlı İki Seviyeli GBD’nin Faz-Nötr Gerilimi için
Anahtarlama Özellikleri
Tablo 3.4'ten Vab gerilimi hesaplanacak olursa,
(
)
(3.12)
şeklinde bulunur. Faz-faz geriliminin etkin değeri ise,
√
∫
=√
(3.13)
şeklinde ifade edilir.
Daha önceden de bahsedildiği gibi her faz bacağı bağımsız bir şekilde
çalışır ve anahtarlama elemanlarının açılıp kapatılması ile doğru gerilim
57
alternatif bir gerilime dönüştürülür. Güç, şebekeden kondansatöre doğru
diyotlar, kondansatörden şebekeye doğru ise denetimli anahtarlama elemanlar
yardımı ile akar [42].
3.2.5. Darbe Genişlik Modülasyonlu Gerilim Beslemeli Dönüştürücüler
DGM dönüştürücülerin esas avantajı, dönüştürücü kazancının ve buna
bağlı olarak da dönüştürücün çıkış geriliminin kontrol edilebilmesidir. Farklı
dönüştürücü yapıları ile kullanılan birçok DGM tekniği vardır. En popüler olan
DGM tekniği, sinüzoidal DGM (SDGM)'dir. Şekil 3.8.(b)'de sistem frekansı ile
aynı frekansta bir sinüs dalgası (modülasyon dalgası) ve ana frekansın dokuz
katı bir testere dişli (taşıyıcı dalga) dalga olmak üzere iki kontrol sinyalinin
karşılaştırılması gösterilmiştir. Anahtarların iletime girmesi veya kesime gitmesi
için gerekli darbeler, sinüs dalgası ile testere dişli dalganın geçiş noktalarına
göre üretilir. Testere dişli dalganın negatif eğimli olduğu yerde sinüs dalgası ile
kesiştiğinde 4 nolu anahtarlama elemanına kesime gitmesi için, 1 nolu
anahtarlama elemanına ise iletime geçmesi için darbeler gönderilir. Testere dişli
dalganın pozitif eğimli olduğu durumda ise yukarıda bahsedilen durumun tam
tersi geçerlidir.
SDGM'ye ek olarak birçok DGM tekniği de geliştirilmektedir. Bu tekniklerin
bazıları birkaç değişiklik ile yüksek güç dönüştürücülerine uygulanabilir. Seçici
harmonik eliminasyonu (SHE), ilk harmoniğin genliğini belirlemek için çentikler
eklenirse gerilim kontrolü için güç dönüştürücülerinde uygulanabilir. Bu yöntem,
belirli harmonik bileşenlerini yok etmek için tasarlanabildiği için bu yöntem
kullanılarak harmoniklerin tam bir kontrolü gerçekleştirilebilir. Bu nedenle verilen
bir harmonik içeriği için anahtarlama frekansını da azaltır.
DGM
GBD‟ler
iki
veya
ÇS-GBD
(Çok
Seviyeli
Gerilim
Beslemeli
Dönüştürücüler)‟lerde her anahtarlama elemanı her periyotta açılıp kapatılır. Bu
GBD‟ler ile alternatif çıkış gerilimi, gerilim darbelerinin genişliği ve-veya
dönüştürücünün doğru geriliminin genliği değiştirilerek kontrol edilebilir. Diğer
yaklaşım ise her yarım periyotta çok darbeye sahip olmak ve daha sonra
alternatif gerilimin genliğini değiştirerek darbelerin genişliğini değiştirmektir.
Böyle yapmanın prensipteki nedeni, dönüştürücünün çıkışında üretilen alternatif
gerilimin genliğinin değiştirilebilmesi ve bu alternatif gerilimin harmonik
58
mertebesinin azaltılabilmesidir. Ayrıca anahtarlama kayıplarını azaltmak için
sıfır akım veya sıfır gerilim anahtarlaması olarak bilinen yumuşak anahtarlamayı
birleştiren rezonans DGM dönüştürücü yapıları da vardır. Bu tip dönüştürücüler
bazı düşük güç uygulamalarında oldukça fazla kullanılmaya başlanmıştır. Ancak
daha
yüksek
ekipman
maliyetlerinden
dolayı
henüz
yüksek
güç
uygulamalarında kullanılmamaktadır.
Şekil 3.8. Ana Frekansın Dokuz Katı Bir Anahtarlama Frekansı ile DGM
Dönüştürücünün Çalışması a) Bir Faz Bacağı, b) DGM Dalgaları
Taşıyıcı dalganın frekansı, çıkış geriliminin ana frekansını belirler.
Taşıyıcı dalganın frekansının modülasyon dalgasının frekansına oranı,
( )
(3.14)
59
olarak yazılır ve bu oran frekans modülasyon oranı olarak isimlendirilir. Burada
fT, taşıyıcı dalganın frekansı ve fm ise modülasyon dalgasının frekansıdır. mf tek
tamsayı seçildiği için faz- nötr gerilimi ve faz-faz gerilimleri tek simetrilerden
oluşur. Bu yüzden dönüştürücünün çıkış geriliminin Foruirer analizi yapıldığında
sadece sinüs serisinin katsayıları sonludur, cosinüs serisinin katsayıları ise
sıfırdır. Bu yüzden faz-nötr ve faz-faz gerilimlerinde tek sayılı harmonikler
görülür, çift harmonikler görülmez, frekans modülasyon oranı, mf, 2mf, 3mf gibi
anahtarlama frekansı veya katlarında merkezlenmiş yan bantlar olarak görülen
harmonik derecelerine etki eder. Eğer frekans modülasyon oranı üçün katları
seçilirse mf‟nin katlarında meydana gelen harmonikler dönüştürücünün çıkış
geriliminde yok edilir. Harmoniklerin meydana geldiği frekanslar aşağıda
belirtilmiştir.
(3.15)
Modülasyon indeksi m ise,
( )
(3.16)
şeklinde ifade edilir. Modülasyon dalgasının genliği değiştirilerek (0 ile VT
arasında) darbe genişlikleri 0 ile 180° arasında değiştirilebilir. Şekil 3.8.(a)'da
gösterilen dönüştürücün orta nokta N'ye göre faz-nötr çıkış gerilimi,
(
)
(3.17)
olarak yazılabilir. VbN ise a fazından 120° geride olan b fazının kondansatörün
orta noktasına göre çıkış gerilimidir. Transformatörün yıldız bağlı ikincil tarafının
nötr noktasının gerilimi Vn,
(
)
(3.18)
şeklinde ifade edilir.[42].
60
4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE UYGULAMALAR
4.1. Uygulama–1:
Çıkış gerilim denklemi verilen 10 voltluk DC gerilim ile çalışacak bir
güvenlik kamerası sisteminin, çıkış gerilimini, bu sistemin PID denetleyici ile
tasarımını ve PID denetleyicinin sisteme etkisini inceleyelim.
Sistemin
transfer fonksiyonu;
(4.1)
şeklindedir. Problemin amacı
,
ve
katsayılarının

Daha hızlı yükselme zamanı

En az aşma

Sıfır kalıcı durum hatası, elde etmedeki katkılarını göstermektir.
Sistemin Matlab/Simulinkte tasarımı Şekil 4.1.‟deki gibidir.
1000
K
Step
Subtract
s3 +21 s2 +120 s+100
Gain
Transfer Fcn
Scope
0.1
Gain 1
Şekil 4.1.
Fonksiyonunun Tasarımı
Şekil 4.1.‟deki sistemde verilen transfer fonksiyonu için
değiştirerek osiloskop çıkışlarını incelersek;
61
kazancını
Sistemin transfer fonksiyonu 4.2‟deki gibidir.
(4.2)
Şekil 4.1.‟deki sistemde DC kazanç 10‟dur.
alındığında elde
edilen sistem Şekil 4.2.‟de, sistemin osiloskop çıkışı ise Şekil 4.3.‟teki gibidir.
1000
100
Step
Subtract
s3 +21 s2 +120 s+100
Gain
Transfer Fcn
0.1
Gain 1
Şekil 4.2.
Şekil 4.3.
için
Fonksiyonu Tasarımı
için Sistem Cevabı
62
Scope
alındığında elde edilen sistem cevabı Şekil 4.3.‟teki gibidir. Şekil
4.2.‟de verilen sistemde
değerlerini değiştirerek, (
için Şekil 4.5,
için Şekil 4.6) sistemin osiloskop çıkışlarını
incelersek;
Şekil 4.4.
için Şekil 4.4,
için Sistem Cevabı
63
Şekil 4.5.
için Sistem Cevabı
Şekil 4.6.
için Sistem Cevabı
64
transfer fonksiyonu için, çıkışın değeri
için 4,5 s,
için 1 s,
için 7,5 s,
için 14,5 s‟den itibaren % 100 den çok
fazla artış göstermektedir. Bu da sistemde kalıcı durum hatası oluşturmaktadır.
Sistem cevabı büyük bir değerdir. Dahası, yükselme zamanı sürekli olarak
artmaktadır.
değişken değerleri için sistem cevabı yeterli olmayıp salınımları
yok edememektedir. Şekil 4.3-4-5-6.‟da oluşan kararlı hal hatası (DC kazanç
değerinin sistem cevabında elde edilememesi)‟nın giderilmesi için Şekil 4.7.‟de
verilen sisteme PID denetleyici ekleyerek sistem çıkışını inceleyelim.
Sistemin PID Denetleyici ile tasarımı;
1000
PID
Step
Subtract
s3 +21 s2 +120 s+100
Scope
Transfer Fcn
PID Controller
0.1
Gain
Şekil 4.7. PID Denetleyici ile Tasarım
Şekil 4.7.‟de verilen sistemde karakteristik denklem hesaplanırsa;
(4.3)
Tablo 4.1 Karakteristik denklemin kökleri
…..
s0
…..
65
Denklemin kökleri Tablo 4.1‟deki gibidir. Denklemden
kritik değeri
hesaplanırsa;
(4.4)
(4.5)
kritik kazancının alacağı değer aralığı elde edilmiş olur.
4.3‟teki karakteristik denklemden;
(4.6)
(4.7)
(4.8)
olarak bulunur. Sistemin açısal frekansını hesaplarsak;
(4.9)
burada
kritik değerini 24,20 alındığında;
(4.10)
bulunur.
66
için;
(4.11)
salınım periyotlarını hesaplarsak;
(4.12)
olarak bulunur.
için;
(4.13)
kazanç katsayıları hesaplandığında;
(4.14)
olarak bulunur.
Bulunan kazanç değerlerini Şekil 4.7.‟deki sistemde bulunan PID
parametrelerinde yerine koyarak elde edilen sistem çıkışını inceleyelim.
67
Şekil 4.8.
için Sistem Cevabı
Şekil 4.7.‟de verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığında
çıkışın en son değeri 16,5 volt olmaktadır. Bu da % 65‟lik bir kalıcı durum hatası
oluşturmaktadır. Şekil 4.8.‟de görüldüğü gibi yükselme zamanı yaklaşık 1sn,
oturma zamanı da yaklaşık 2,5 sn‟dir. Kalıcı durum hatasını ( ) ortadan
kaldıracak, yükselme zamanını (
) kısaltacak, yatışma zamanını (
azaltacak şekilde denetleyiciyi yeniden tasarlayalım.
68
)
Şekil 4.9.
Şekil 4.7.‟de verilen sistemde
değerini değiştirdiğimizde (
için Sistem Cevabı
ve
değerlerini değiştirmeden
‟nin
), Şekil 4.9.‟da görüldüğü gibi oturma
zamanı 2,5 sn‟den yaklaşık 2,0 sn‟ye % 20 oranında azalmaktadır.
69
Şekil 4.10.
için Sistem Cevabı
Şekil 4.7.‟de verilen sistemde
değerini değiştirdiğimizde (
ve
değerlerini değiştirmeden
‟nin
), çıkışın en son değeri 11,8 volt olmaktadır.
Bu da % 18‟lik bir kalıcı durum hatası oluşturmaktadır. Yükselme zamanı
yaklaşık 0,7 sn, oturma zamanı da yaklaşık 1,3 sn‟dir. Şekil 4.10.‟da görüldüğü
gibi oturma zamanı 2,5 sn‟den 1,3 sn‟ye yaklaşık % 50 oranında azalmaktadır.
70
Şekil 4.11.
için Sistem Cevabı
Şekil 4.7.‟de verilen sistemde
değerini değiştirdiğimizde (
ve
değerlerini değiştirmeden
‟nin
), çıkışın en son değeri 10,3 volt
olmaktadır. Bu da % 3‟lük bir kalıcı durum hatası oluşturmaktadır. Şekil 4.11.‟de
görüldüğü gibi yükselme zamanı yaklaşık 0,9 sn, oturma zamanı da yaklaşık 1,3
sn‟dir.
71
Şekil 4.12.
için Sistem Cevabı
Şekil 4.7.‟de verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığında
çıkışın en son değeri 10,1 volt olmaktadır. Bu da % 1‟lik bir kalıcı durum hatası
oluşturmaktadır. Yükselme zamanı yaklaşık 0,8 sn, oturma zamanı da yaklaşık
1,2 sn‟dir. Şekil 4.12.‟de görüldüğü gibi
yapılan
değişiklikler,
basamak
cevabı
,
kazanç katsayılarında
ve
için
tüm
tasarım
kriterlerini
karşılamaktadır. Sistem yaklaşık 1,2sn içinde istenen basamak cevabına, kalıcı
durum hatasını ( ) ortadan kaldıracak, yükselme zamanını (
yatışma zamanını (
) azaltacak şekilde tasarlanmıştır.
72
) kısaltacak,
4.2. Uygulama–2:
Statcomun PID kontrolör ile kontrolünün iletim hattında uygulanması
modelinin Matlab-Simulinkte tasarımı.
Simülasyonu yapılan sistem Şekil 4.13.‟te görülmektedir. Önerilen
sistemde 1000 MVA‟lık ve 800 MVA‟lık 154 kV, 60 Hz‟lik iki adet generatörün
ürettiği güç iletim hattından yüklere aktarılmaktadır. Yük olarak 80MW 5
MVAr‟lık bir A şehri, 5MW‟lık bir tesis ve 200MW 15MVAr‟lık bir B şehri
bulunmaktadır. Generatör-1‟den üretilen 154 kV‟luk gerilim, A şehri, 200 Km‟lik
iletim hattı ve tesisten sonra STATCOM‟ a paralel bağlanmaktadır. Generatör2‟den üretilen 154 kV‟luk gerilim ise B şehri ve 150 Km‟lik iletim hattından sonra
A
B
C
154 kV
1000 MVA
80 MW
5MVar
A
B
C
5 MW
A
B
C
A
B
C
STATCOM‟a bağlanmaktadır.
aA
bB
cC
aA
bB
cC
Bara 1
L1 200 km
200 MW
15 MVar
aA
bB
cC
Bara 2
A
B
C
Bara 3
L2 150 km
154 kV
800 MVA
Trip
Step Vref
Vref
A
STATCOM
m
m1
B
C
8.66 MVA
STATCOM
Şekil 4.13. Simülasyonu Yapılan Sistem
Simülasyonu yapılan sisteme ait ölçüm bloğu ise Şekil 4.14.‟te verilmiştir.
Vm
Vm Vref (pu)
Vref
Vm Vref (pu)
Q
Qref
Qm Qref (pu)
VQ_STATCOM
Signals
& Scopes
Şekil 4.14.(a) Simülasyonu Yapılan Sistemin Ölçüm Bloğu
73
Şekil 4.14.(b) Simülasyonu Yapılan Sistemin STATCOM Bloğu
Şekil 4.14.(c) STATCOM’un Güç Bileşenleri Bloğu
74
Şekil 4.14.(ç) Simülasyonu Yapılan Sistemin STATCOM Kontrol Bloğu
Şekil 4.14.(b)‟de verilen STATCOM devresinin çalışmasının incelersek;
STATCOM bağlı olduğu baradan aldığı sisteme ait gerilim ve akım değerlerini
(Vabc_prim ve Iabc_prim) sistem için gerekli voltaj regülasyonunu sağlamak için
referans voltaj (Vref) değeriyle karşılaştırmakta, sistemde meydana gelebilecek
gerilim düşmesi yada artması durumlarında, sistem için olması gereken
STATCOM çıkış gerilimini sağlayabilmek için gerekli olan Vdc gerilimini
hesaplamaktadır. Hesaplanan Vdc gerilimi DC-AC dönüştürücü ile Vabcconv
STATCOM çıkış gerilimini oluşturmaktadır. STATCOM Vabcconv gerilimi ile
şebekeden ölçtüğü Vabc_prim ve Iabc_prim (Şekil 4.14.(c)) değerlerini karşılaştırarak
bağlı olduğu barada gerekli voltaj regülasyonunu sağlamaktadır. STATCOM‟un
sistemin kontrol edilmesinde kullandığı hesaplanan çıkış değerleri Şekil
4.14.(ç)‟den elde edilerek osiloskopa aktarılmaktadır.
75
Sistemdeki STATCOM PID denetleyici ile kontrol edilerek tasarlanmıştır.
Kullanılan STATCOM bloğu Matlab/Simulink ortamındaki hazır blok olup,
denetleyici olarak bu bloğun içerisindeki mevcut PID kontrolör kullanılmıştır.
Sistemde kullanılan Matlab/Simulink ortamındaki bloklar STATCOM için
geliştirilmiştir. Sistemin simülasyonu sırasında değişimleri daha iyi görebilmek
için bir adet step fonksiyon bloğu kullanılmıştır. Taban değer olarak 1 pu
değerine oturması istenen sistemin 0 0.2 0.4 0.6. ve 0.8. saniyelerinde referans
değerler sırasıyla 1, 0.97, 1.03, 1, 1 değerlerine değiştirilmiştir. Bu değişime
göre sistemin tepkisi incelenmiştir.
4.2.1. Sistemde kullanılan bloklar
4.2.1.1. Generatör-1 bloğu
Parametreler
A
B
C


154 kV
1000 MVA

Şekil 4.15. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Generatör-1bloğu ve Parametre
Değerleri
4.2.1.2. Yük-1 bloğu
Parametreler

A
B
C


80 MW
5MVar


Şekil 4.16. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Yük-1Bloğu ve Parametre
Değerleri
76
4.2.1.3. L1 iletim hattı bloğu
Parametreler


L1 200 km


Şekil 4.17. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait L1 İletim Hattı Bloğu ve Parametre
Değerleri
4.2.1.4. Yük-2 bloğu
Parametreler

5 MW
A
B
C




Şekil 4.18. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Yük-2 Bloğu ve Parametre
Değerleri
4.2.1.5. L2 iletim hattı bloğu
Parametreler


L2 150 km


Şekil 4.19. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait L2 İletim Hattı Bloğu ve Parametre
Değerleri
77
4.2.1.6. Yük-3 bloğu
Parametreler

A
B
C


200 MW
15 MVar


Şekil 4.20. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Yük-3 Bloğu ve Parametre
Değerleri
4.2.1.7. Generatör-2 bloğu
Parametreler
A
B
C


154 kV
800 MVA

Şekil 4.21. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Generatör-2 Bloğu ve Parametre
Değerleri
4.2.1.8. Ground bloğu
Şekil 4.22. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Ground Bloğu
4.2.1.9. Step Vref bloğu
Parametreler


Step Vref
Şekil 4.23. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait Step Bloğu ve Parametre
Değerleri
78
4.2.1.10. Statcom bloğu
Parametreler
Statcom Güç Verileri
Trip

Vref

A

B

C

STATCOM
m
8.66 MVA
STATCOM
Voltaj Regülâsyonu Kontrol Verileri (PID)

AC Voltaj regülasyon Kazancı :

DC Voltaj regülasyon Kazancı :

Akım regülasyon Kazancı
:
Reaktif Güç Kontrol Verileri (PID)

DC Voltaj regülasyon Kazancı :

Akım regülasyon Kazancı
:
Şekil 4.24. Simülasyonu Yapılan Sisteme ait STATCOM Bloğu ve Güç
Parametre Değerleri
4.2.2. Sistem için hesaplanan STATCOM parametreleri
STATCOM‟da güç hesaplamaları için
gerilim sabit kabul edilerek
modülasyon indeksinin değiştirilmesiyle inverterin AC çıkış geriliminin genliği
hesaplanmaktadır. Sistemin
modülasyon indeksi değişimi, STATCOM için
çalışma durumlarına göre 3 şekilde belirlenir.
aralığında, aritmetik artış oranında ve
seçilmektedir.
hesaplamalarda
orantısında
stand by durumunda genellikle 0,75 civarında alınmaktadır.
79
olarak alınırsa,
olarak seçilebilir.
STATCOM
gerilimi 7.1, 7.2 ve 7.3 te verilen bağıntılara göre
hesaplanmaktadır.
Burada;
= Şebeke gerilimi
= DC Şebeke gerilimi
= Efektif hat gerilimi
= Modülasyon indeksi
= Hat gerilimi
(4.15)
(4.16)
(4.17)
olarak bulunur.
STATCOM da
gerilimi sistemde yapılan güç alışverişine göre 3
şekilde ve 4.18, 4.19‟da verilen bağıntılarla hesaplanmaktadır.
gerilimi hesabı için
seçilebilir.
(4.18)
(4.19)
STATCOM‟un şebekedeki çalışma durumuna göre inverter gerilimi
hesaplanırsa;
80

Standby Durumunda :
ise
(4.20)
(4.21)
olarak bulunur.

STATCOM Endüktif Durumda :
ise
(4.22)
(4.23)
olarak bulunur.

STATCOM Kapasitif Durumda :
ise
(4.24)
(4.25)
olarak bulunur.
STATCOM‟da
güç
hesabı
4.26‟da
verilen
bağıntıya
hesaplanmaktadır.
(4.26)
olup burada;
81
göre
= STATCOM Reaktif Gücü
= Şebeke gerilimi
= İnverter çıkış gerilimi
= Hattın Reaktansı (STATCOM eş değer devresinde hat reaktansı
yaklaşık olarak 0,8-1,0 arasında değer alır.)
= Gerilimler arası faz farkı (Kapasitör uç geriliminin sürekliliğinin
sağlanması için trafo, evirici ve kapasitör etkin güç kayıplarının karşılanması
zorunludur. Bu yüzden
açısı gerçek uygulamalarda 0.1°-2° arasında tutularak
gerilimin devamlılığı sağlanır.)
STATCOM reaktif gücü (Standby Durumu için)
o
(4.27)
olarak hesaplanır.
Uygulama-2 de verilen sistem için yukarıda hesaplanan değerler
STATCOM parametrelerinde yerine konduğunda elde edilen osiloskop çıkışları
Şekil 4.25.‟te verilmiştir.
82
Şekil 4.25. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
Şekil 4.13.‟te verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığı anda
Şekil 4.25.‟te görüldüğü gibi 0,2-0,4 sn arasında STATCOM gerilimi şebeke
geriliminden küçüktür. Bu durumda reaktif akım şebekeden STATCOM‟a
aktarılmaktadır. STATCOM şebekeden reaktif endüktif güç çekmektedir yani
STATCOM
endüktiftir.
0,4-0,6
s
arasında
STATCOM
gerilimi
şebeke
geriliminden büyüktür. Bu durumda reaktif akım STATCOM‟dan şebekeye
aktarılmaktadır. STATCOM‟dan şebekeye reaktif kapasitif güç aktarılmaktadır,
yani STATCOM kapasitiftir. Şekil 4.25.‟teki osiloskop çıkışında görüldüğü gibi
STATCOM kontrolü için kullanılan PID parametrelerinde yapılan ayarlamalarla,
0,2-0,4 s arasında STATCOM gerilimi 0,97 pu değerinden 0,99 pu değerine
çıkmıştır. 0,4-0,6 s arasında ise STATCOM gerilimi 1,03 pu değerinden 1,01 pu
değerine azalmıştır. STATCOM için voltaj regülasyonununun daha da iyi
sağlanabilmesi için PID parametrelerinde değişiklikler yaparak STATCOM‟un
tepkisini yeniden incelediğimizde Şekil 4.26-27-28-29.‟daki sistem cevabı elde
edilmiştir.
83
Şekil 4.26. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevab
Şekil 4.27. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
84
Şekil 4.28. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
Şekil 4.29. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
85
Şekil 4.13.‟te verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığı anda
Şekil 4.25-26-27-28-29.‟da görüldüğü gibi 0,2-0,4 sn arasında STATCOM
gerilimi şebeke geriliminden küçüktür. Bu durumda reaktif akım şebekeden
STATCOM‟a aktarılmaktadır. STATCOM şebekeden reaktif endüktif güç
çekmektedir yani STATCOM endüktiftir. 0,4-0,6 sn arasında STATCOM gerilimi
şebeke geriliminden büyüktür. Bu durumda reaktif akım STATCOM‟dan
şebekeye aktarılmaktadır. STATCOM‟dan şebekeye reaktif kapasitif
güç
aktarılmaktadır, yani STATCOM kapasitiftir. Şekil 4.29.‟daki osiloskop çıkışında
görüldüğü gibi STATCOM kontrolü için kullanılan PID parametrelerinde yapılan
ayarlamalarla, 0,2-0,4 s arasında STATCOM gerilimi 0,97 pu değerinden 0,99
pu değerine çıkmıştır. 0,4-0,6 s arasında ise STATCOM gerilimi 1,03 pu
değerinden 1,01 pu değerine azalmıştır. Sistem için istenilen voltaj regülasyonu
birim basamak girişi için ±0,01 pu oranında sağlanmıştır. Yani 0,03 pu luk bir
voltaj dalgalanması STATCOM tarafından yaklaşık % 66,66 oranında
düzeltilmiştir.
Sistemin ayarlanan PID parametreleri için elde edilen akım-gerilimmodülasyon indeksi değişimleri ise Şekil 4.30-31-32-33.‟deki gibidir.
Şekil 4.30.
ve
86
Değişimleri
Şekil 4.31.
87
Değişimi
Şekil 4.32.
ve
Şekil 4.33.
Değişimi
Değişimi
88

Uygulama-2 ve Şekil 4.13.‟te verilen sistem için hesaplanan devre
parametreleri yerine konduğunda sistemin verilen referans değerlerine karşı
gösterdiği tepki Şekil 4.25-26-27-28-29.‟da verilmiştir. Şekil 4.25.‟te elde edilen
değerleri için STATCOM devresindeki PID parametrelerinde
yapılan değişimlerle sistem voltaj regülâsyonunu % ±3 gerilim dalgalanması için
% 66,66 oranında sağlamaktadır.

Benzetimden elde edilen sonuçlara bakıldığında; Şekil 4.25-26-27-28-
29.‟da,
değerine ve zamana bağlı olarak verilen pu değerlerine karşın,
STATCOM devresindeki inverterin, yükün durumuna göre sistemde voltaj
regülâsyonu için verilen tepkiyi karşıladığı görülmektedir.

STATCOM‟da DC gerilim sabit olduğu için inverter çıkış geriliminin temel
bileşeninin genliği, PID parametreleri değiştirilerek ayarlanır. Şekil 4.25-26-2728-29.‟da görüldüğü gibi benzetim devresindeki STATCOM‟un kontrolünü
sağlayan PID kontrolörde gerekli ayarlamalar yapılarak,
değerine ve
zamana bağlı olarak, verilen pu değerlerine göre, STATCOM‟un indüktif
çalışması
için,
STATCOM‟un
arttırmıştır.
0.2-0.4
kapasitif
s
aralığında
çalışması
‟yı
için
azaltmıştır.
0.4-0.6
s
Benzer
şekilde
aralığında
‟yı
‟daki değişmelere bağlı olarak STATCOM için gerekli voltaj
regülâsyonu sağlanabilmektedir.

Simülasyonu yapılan sistemden elde edilen değer parametrelerini
incelediğimizde; Tablo 4.2‟de generatör-1 bloğu, generatör-2 bloğu ve yük
bloklarının nominal akım değerleri verilmiştir. Tablo 4.3‟te bara1, bara2, bara3
ve STATCOM bloğunda ölçülen gerilim değişmelerini incelediğimizde bara1 ve
bara3‟te oluşan voltaj değişimlerine karşın STATCOM‟un bara2‟ye bağlı yük için
gerekli voltaj regülasyonunu sağladığı görülmektedir. Tablo 4.4‟te bara1, bara2,
bara3 ve STATCOM bloğundan çekilen akımları, Tablo 4.5‟te iletim hattında
oluşan gerilim değerlerini, Tablo 4.6‟da iletim hattında oluşan akım değerlerini,
Tablo 4.7‟de yük ve kaynak akımının sistemin çalışması sırasındaki değerleri
verilmiştir.
Simülasyonu yapılan sistemden elde edilen değerler Tablo 4.2-3-4-5-67‟deki gibidir.
89
Tablo 4.2 Yük ve kaynak akımı nominal değerleri
1
phase_A
200 MW
15MVAr
78.06 A
-102.37°
2
phase_B
200 MW
15MVAr
78.06 A
137.63°
3
phase_C
200 MW
15MVAr
78.06 A
17.63°
4
phase_A
80 MW
5MVAr
25.75 A
-96.18°
5
phase_B
80 MW
5MVAr
25.75 A
143.82°
6
phase_C
80 MW
5MVAr
25.75 A
23.82°
7
phase_A
154 kV
800 MVA
939.40 A
-11.82°
8
phase_B
154 kV
800 MVA
939.40 A
-131.82°
9
phase_C
154 kV
800 MVA
939.40 A
108.18°
10
phase_A
154 kV
1000 MVA
550.70 A
3.62°
11
phase_B
154 kV
1000 MVA
550.70 A
-116.38°
12
phase_C
154 kV
1000 MVA
550.70 A
123.62°
Tablo 4.3 Bara ve STATCOM gerilim değerleri
1
Bara3/Va
123411.66 V
-12.37°
2
Bara3/Vb
123411.66 V
-132.37°
3
Bara3/Vc
123411.66 V
107.63°
4
Bara2/Va
125760.16 V
-10.15°
5
Bara2/Vb
125760.16 V
-130.15°
6
Bara2/Vc
125760.16 V
109.85°
7
Bara1/Va
122143.17 V
-6.18°
8
Bara1/Vb
122143.17 V
-126.18°
9
Bara1/Vc
122143.17 V
113.82°
10
8.66MVA STATCOM Va
125760.16 V
-10.15°
11
8.66MVA STATCOM Vb
125760.16 V
-130.15°
12
8.66MVA STATCOM Vc
125760.16 V
109.85°
90
Tablo 4.4 Bara ve STATCOM akım değerleri
1
Bara3/Ia
133.73 A
-53.07°
2
Bara3/Ib
133.73 A
-173.07°
3
Bara3/Ic
133.73 A
66.93°
4
Bara2/Ia
99.81 A
-8.37°
5
Bara2/Ib
99.81 A
-128.37°
6
Bara2/Ic
99.81 A
111.63°
7
Bara1/Ia
177.03 A
36.26°
8
Bara1/Ib
177.03 A
-83.74°
9
Bara1/Ic
177.03 A
156.26°
Tablo 4.5 İletim hattı gerilim değerleri
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
U_in_phase_1
U_in_phase_2
U_in_phase_3
U_out_phase_1
U_out_phase_2
U_out_phase_3
U_in_phase_1
U_in_phase_2
U_in_phase_3
U_out_phase_1
U_out_phase_2
U_out_phase_3
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
125760.16 V
125760.16 V
125760.16 V
123411.66 V
123411.66 V
123411.66 V
122143.17 V
122143.17 V
122143.17 V
125760.16 V
125760.16 V
125760.16 V
-10.15°
-130.15°
109.85°
-12.37°
-132.37°
107.63°
-6.18°
-126.18°
113.82°
-10.15°
-130.15°
109.85°
Tablo 4.6 İletim hattı akım değerleri
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
I_in_phase_1
I _in_phase_2
I _in_phase_3
I _out_phase_1
I _out_phase_2
I _out_phase_3
I _in_phase_1
I _in_phase_2
I _in_phase_3
I _out_phase_1
I _out_phase_2
I _out_phase_3
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L2 150 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
L1 200 km
390.21 A
390.21 A
390.21 A
588.70 A
588.70 A
588.70 A
364.93 A
364.93 A
364.93 A
615.83 A
615.83 A
615.83 A
91
-10.61°
-130.61°
109.39°
-20.89°
-140.89°
99.11°
-25.29°
-145.29°
94.71°
-9.86°
-129.86°
110.14°
Tablo 4.7 Sistem çalıştıktan sonra oluşan yük ve kaynak akımı değerleri
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
phase_A
phase_B
phase_C
phase_A
phase_B
phase_C
phase_A
phase_B
phase_C
phase_A
phase_B
phase_C
200 MW
200 MW
200 MW
80 MW
80 MW
80 MW
154 kV
154 kV
154 kV
154 kV
154 kV
154 kV
15MVAr
15MVAr
15MVAr
5MVAr
5MVAr
5MVAr
800 MVA
800 MVA
800 MVA
1000 MVA
1000 MVA
1000 MVA
-76.24 A
52.61 A
23.64 A
-25.60 A
15.20 A
10.40 A
-192.35 A
-700.14 A
892.48 A
34.74 A
-493.34 A
458.60 A
4.3. Uygulama-3:
Şekil 4.13‟de verilen sistemde iletim hattı uzunluklarını değiştirerek
sistemin tepkisini incelersek; Önerilen sistemde 1000 MVA‟lık ve 800 MVA‟lık
154 kV, 60 Hz‟lik iki adet generatörün ürettiği güç iletim hattından yüklere
aktarılmaktadır. Yük olarak 80MW 5 MVAr‟lık bir A şehri, 5MW‟lık bir tesis ve
200 MW 15 MVAr‟lık bir B şehri bulunmaktadır. Generatör-1‟den üretilen 154
kV‟luk gerilim, A şehri, 100 Km‟lik iletim hattı ve tesisten sonra STATCOM‟a
paralel bağlanmaktadır. Generatör-2‟den üretilen 154 kV‟luk gerilim ise B şehri
ve 400 Km‟lik iletim hattından sonra STATCOM‟a bağlanmaktadır. Simülasyonu
A
B
C
154 kV
1000 MVA
80 MW
5MVar
aA
bB
cC
Bara 1
A
B
C
5 MW
A
B
C
A
B
C
yapılan sistem Şekil 4.34.‟te verilmiştir.
aA
bB
cC
L1 100 km
200 MW
15 MVar
aA
bB
cC
Bara 2
L2 400 km
A
B
C
Bara 3
154 kV
800 MVA
Trip
Step Vref
Vref
A
STATCOM
m
m1
B
C
8.66 MVA
STATCOM
Şekil 4.34. Simülasyonu Yapılan Sistemde İletim Hattı Değişikliği
92
Uygulama-3 ve Şekil 4.34.‟te verilen sistemde Uygulama-2‟de verilen
sistemden sadece iletim hattı uzunluğu değiştirilerek (sistem kayıpları ihmal
edilmiştir) STATCOM‟un cevabı incelenmiştir. STATCOM blok parametresinde
yer alan PID katsayıları değiştirilmeden elde edilen sistem cevabı Şekil 4.35.‟te
verilmiştir.
Şekil 4.35. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
Şekil 4.34.‟te verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığı anda
Şekil 4.35.‟te görüldüğü gibi STATCOM‟daki PID parametreleri değiştirilmeden
elde edilen sistem cevabı istenilen tepkiyi sağlayamamaktadır. Şekil 4.35.‟te
görüldüğü gibi sistem cevabı referans gerilim değeri için voltaj regülasyonunu
sağlayamamaktadır.
0,0-0,2
s
arasında
STATCOM
geriliminin
şebeke
gerilimiyle (1 pu) aynı olması gerekirken STATCOM gerilimi şebeke
geriliminden büyüktür (1,01 pu). 0,2-0,4 s arasında STATCOM gerilimi şebeke
gerilimine eşit durumda olmasına rağmen, 0,4-0,6 s arasında STATCOM
gerilimi şebeke geriliminin üzerindedir. Yani STATCOM gerilimi sistem çalışma
sınırları içerisinde istenilen tepkiyi sağlamamaktadır. Şekil 4.34.‟te verilen
sistemde iletim hattı parametrelerinde yapılan değişimler için, sistemin istenilen
tepkiyi
vermesi
ve
STATCOM
voltaj
93
regülasyonununun
daha
da
iyi
sağlanabilmesi için PID parametrelerinde ve STATCOM parametrelerinde
değişiklikler yaparak sistemin tepkisini incelediğimizde,
Şekil 4.36. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
Şekil 4.34.‟te verilen sistemde iletim hattı parametrelerinde yapılan
değişimler
için,
Şekil
4.36.‟da
görüldüğü
gibi
STATCOM‟un
, STATCOM gücü
parametrelerinde
PID
seçilerek ve
değerine regüle edilerek sistem
STATCOM voltaj gerilimi de
çıkışının referans şebeke gerilim değerini sürdürmesi sağlanmıştır. Şekil
4.34.‟de verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığı anda Şekil 4.36.‟da
görüldüğü gibi 0,2-0,4 s arasında STATCOM gerilimi şebeke geriliminden
küçüktür. Bu durumda reaktif akım şebekeden STATCOM‟a aktarılmaktadır.
STATCOM şebekeden reaktif endüktif güç çekmektedir yani STATCOM
endüktiftir. 0,4-0,6 s arasında STATCOM gerilimi şebeke geriliminden büyüktür.
Bu
durumda
reaktif
akım
STATCOM‟dan
şebekeye
aktarılmaktadır.
STATCOM‟dan şebekeye reaktif kapasitif güç aktarılmaktadır, yani STATCOM
kapasitiftir. Şekil 4.36.‟daki osiloskop çıkışında görüldüğü gibi STATCOM
kontrolü için kullanılan PID parametrelerinde yapılan ayarlamalarla, 0,2-0,4 s
arasında STATCOM gerilimi 0,97 pu değerinden 0,989 pu değerine çıkmıştır.
94
0,4-0,6 s arasında ise STATCOM gerilimi 1,03 pu değerinden 1,011pu değerine
azalmıştır.
Sistem için istenilen voltaj regülasyonu birim basamak girişi için ±0,011
pu oranında sağlanmıştır. Yani 0,03 pu‟luk bir voltaj dalgalanması STATCOM
tarafından yaklaşık % 63,33 oranında düzeltilmiştir.
Sistemin ayarlanan PID parametreleri için elde edilen akım-gerilimmodülasyon indeksi değişimleri ise Şekil 4.37-38-39-40.‟da verilmiştir.
Şekil 4.37.
ve
95
Değişimleri
Şekil 4.38.
96
Değişimi
Şekil 4.39.
ve
Şekil 4.40.
97
Değişimi
Değişimi

Uygulama-3 için Şekil 4.34.‟te verilen sistemde, Şekil 4.13.‟te verilen
sistemin L1 ve L2 hat parametreleri değiştirilerek sistemin tepkisi incelenmiştir.
Sistemin verilen referans değerlerine karşı gösterdiği tepki Şekil 4.35-36.‟da
verilmiştir. Şekil 4.35.‟de elde edilen
devresindeki
PID parametrelerinde
değerleri için STATCOM
yapılan
değişimlerle
regülâsyonunu % ±3 gerilim dalgalanması için
görülmektedir. Sistemin
sistemin
voltaj
% 63,33 oranında sağladığı
değerleri için elde edilen sonuçlar
Şekil 4.36.‟da verilmiştir.

Benzetimden elde edilen sonuçlara bakıldığında; Şekil 4.35-36.‟da,
değerine ve zamana bağlı olarak verilen pu değerlerine karşın, STATCOM
sistemde voltaj regülâsyonu için verilen tepkiyi karşılamaktadır.

STATCOM‟da DC gerilim sabit olduğu için inverter çıkış geriliminin temel
bileşeninin genliği, PID parametreleri değiştirilerek ayarlanır. Şekil 4.35-36.‟da
görüldüğü gibi benzetim devresindeki STATCOM‟un kontrolünü sağlayan PID
kontrolörde gerekli ayarlamalar yapılarak,
değerine ve zamana bağlı olarak,
verilen pu değerlerine göre, STATCOM‟un indüktif çalışması için, 0.2-0.4 s
aralığında
‟yı azaltmıştır. Benzer şekilde STATCOM‟un kapasitif çalışması
için 0.4-0.6 s aralığında
‟yı arttırmıştır.
‟daki değişmelere bağlı olarak
STATCOM için gerekli voltaj regülâsyonu sağlanabilmektedir.

Simülasyonu yapılan sistemden elde edilen değer parametrelerini
incelediğimizde; Tablo 4.8‟de generatör-1 bloğu, generatör-2 bloğu ve yük
bloklarının nominal akım değerleri verilmiştir. Tablo 4.9‟da bara1, bara2, bara3
ve STATCOM bloğunda ölçülen gerilim değişmelerini incelediğimizde bara1 ve
bara3‟te oluşan voltaj değişimlerine karşın STATCOM‟un bara2‟ye bağlı yük için
gerekli voltaj regülasyonunu sağladığı görülmektedir.
Tablo 4.10‟da bara1,
bara2, bara3 ve STATCOM bloğundan çekilen akımları, Tablo 4.11‟de iletim
hattında oluşan gerilim değerlerini, Tablo 4.12‟de iletim hattında oluşan akım
değerlerini, Tablo 4.13‟te yük ve kaynak akımının sistemin çalışması sırasındaki
değerleri görülmektedir.
Simülasyonu yapılan sistemden elde edilen değerler Tablo 4.8-9-10-1112-13‟te verilmiştir.
98
Tablo 4.8 Yük ve kaynak akımı nominal değerleri
1
phase_A
200 MW
15MVAr
78.89 A
-102.83°
2
phase_B
200 MW
15MVAr
78.89 A
137.17°
3
phase_C
200 MW
15MVAr
78.89 A
17.17°
4
phase_A
80 MW
5MVAr
26.00 A
-96.15°
5
phase_B
80 MW
5MVAr
26.00 A
143.85°
6
phase_C
80 MW
5MVAr
26.00 A
23.85°
7
phase_A
154 kV
800 MVA
967.65 A
-8.99°
8
phase_B
154 kV
800 MVA
967.65 A
-128.99°
9
phase_C
154 kV
800 MVA
967.65 A
111.01°
10
phase_A
154 kV
1000 MVA
551.16 A
8.78°
11
phase_B
154 kV
1000 MVA
551.16 A
-111.22°
12
phase_C
154 kV
1000 MVA
551.16 A
128.78°
Tablo 4.9 Bara ve STATCOM gerilim değerleri
1
Bara3/Va
124725.93 V
-12.83°
2
Bara3/Vb
124725.93 V
-132.83°
3
Bara3/Vc
124725.93 V
107.17°
4
Bara2/Va
127689.31 V
-7.97°
5
Bara2/Vb
127689.31 V
-127.97°
6
Bara2/Vc
127689.31 V
112.03°
7
Bara1/Va
123329.88 V
-6.15°
8
Bara1/Vb
123329.88 V
-126.15°
9
Bara1/Vc
123329.88 V
113.85°
10
8.66MVA STATCOM Va
127689.31 V
-7.97°
11
8.66MVA STATCOM Vb
127689.31 V
-127.97°
12
8.66MVA STATCOM Vc
127689.31 V
113.85°
99
Tablo 4.10 Bara ve STATCOM akım değerleri
1
Bara3/Ia
167.66 A
-71.83°
2
Bara3/Ib
167.66 A
168.17°
3
Bara3/Ic
167.66 A
48.17°
4
Bara2/Ia
137.91 A
43.88°
5
Bara2/Ib
137.91 A
-76.12°
6
Bara2/Ic
137.91 A
163.88°
7
Bara1/Ia
204.44 A
49.10°
8
Bara1/Ib
204.44 A
-70.90°
9
Bara1/Ic
204.44 A
169.10°
Tablo 4.11 İletim hattı gerilim değerleri
1
U_in_phase_1
L2 400 km
127689.31 V
-7.97°
2
U_in_phase_2
L2 400 km
127689.31 V
-127.97°
3
U_in_phase_3
L2 400 km
127689.31 V
112.03°
4
U_out_phase_1
L2 400 km
124725.93 V
-12.83°
5
U_out_phase_2
L2 400 km
124725.93 V
-132.83°
6
U_out_phase_3
L2 400 km
124725.93 V
107.17°
7
U_in_phase_1
L1 100 km
123329.88 V
-6.15°
8
U_in_phase_2
L1 100 km
123329.88 V
-126.15°
9
U_in_phase_3
L1 100 km
123329.88 V
113.85°
10
U_out_phase_1
L1 100 km
127689.31 V
-7.97°
11
U_out_phase_2
L1 100 km
127689.31 V
-127.97°
12
U_out_phase_3
L1 100 km
127689.31 V
112.03°
100
Tablo 4.12 İletim hattı akım değerleri
1
I_in_phase_1
L2 400 km
424.26 A
-22.78°
2
I _in_phase_2
L2 400 km
424.26 A
-142.78°
3
I _in_phase_3
L2 400 km
424.26 A
97.22°
4
I _out_phase_1
L2 400 km
588.05 A
-26.97°
5
I _out_phase_2
L2 400 km
588.05 A
-146.97°
6
I _out_phase_3
L2 400 km
588.05 A
93.03°
7
I _in_phase_1
L1 100 km
401.21 A
-30.89°
8
I _in_phase_2
L1 100 km
401.21 A
-150.89°
9
I _in_phase_3
L1 100 km
401.21 A
89.11°
10
I _out_phase_1
L1 100 km
619.58 A
2.11°
11
I _out_phase_2
L1 100 km
619.58 A
-117.89°
12
I _out_phase_3
L1 100 km
619.58 A
122.11°
Tablo 4.13 Sistem çalıştıktan sonra oluşan yük ve kaynak akımı değerleri
1
phase_A
200 MW
15MVAr
-76.92 A
2
phase_B
200 MW
15MVAr
53.63 A
3
phase_C
200 MW
15MVAr
23.29 A
4
phase_A
80 MW
5MVAr
-25.85 A
5
phase_B
80 MW
5MVAr
15.34 A
6
phase_C
80 MW
5MVAr
10.52 A
7
phase_A
154 kV
800 MVA
-151.16 A
8
phase_B
154 kV
800 MVA
-752.14 A
9
phase_C
154 kV
800 MVA
903.30 A
10
phase_A
154 kV
1000 MVA
84.13 A
11
phase_B
154 kV
1000 MVA
-513.79 A
12
phase_C
154 kV
1000 MVA
429.66 A
101
4.4. Uygulama-4:
Simülasyonu yapılan sistem Şekil 4.41.‟de verilmiştir. Önerilen sistemde
1000 MVA‟lık ve 800 MVA‟lık 154 kV, 60 Hz‟lik iki adet generatörün ürettiği güç
iletim hattından yüklere aktarılmaktadır. Yük olarak 120 MW 30 MVAr‟lık bir A
şehri, 50 MW 15 MVAr Endüktif, 5 MVAr Kapasitif‟lik bir tesis ve 320 MW 50
MVAr‟lık bir B şehri bulunmaktadır. Generatör-1‟den üretilen 154 kV‟luk gerilim,
A şehri, 200 Km‟lik iletim hattı ve tesisten sonra STATCOM‟a paralel
bağlanmaktadır. Generatör-2‟den üretilen 154 kV‟luk gerilim ise B şehri ve 150
A
B
C
154 kV
1000 MVA
aA
bB
cC
Bara 1
50 MW
15 MVar End .
5 MVar Cap .
A
B
C
120 MW
30 MVar End .
A
B
C
A
B
C
Km‟lik iletim hattından sonra STATCOM‟a bağlanmaktadır.
aA
bB
cC
L1 200 km
aA
bB
cC
Bara 2
L2 150 km
320 MW
50 MVar End .
A
B
C
Bara 3
154 kV
800 MVA
Trip
Step Vref
Vref
A
STATCOM
m
m1
B
C
8.66 MVA
STATCOM
Şekil 4.41. Simülasyonu Yapılan Sistemde Yük Değişikliği
Uygulama-4‟te ve Şekil 4.41.‟de verilen sistemde, Uygulama-2‟de verilen
sistemden sadece yükler değiştirilerek (sistem kayıpları ihmal edilmiştir)
STATCOM‟un cevabı incelenmiştir. STATCOM blok parametresinde yer alan
PID katsayıları değiştirilmeden elde edilen sistem cevabı Şekil 4.42.‟de
verilmiştir.
102
Şekil 4.42. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
Şekil 4.41.‟de verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığı anda
Şekil 4.42.‟de görüldüğü gibi STATCOM‟daki PID parametreleri değiştirilmeden
elde edilen sistem cevabı istenilen tepkiyi sağlayamamaktadır. Şekil 4.42.‟de
görüldüğü sistem cevabı referans gerilim değeri için voltaj regülasyonunu
sağlayamamaktadır.
0,0-1,0
s
arasında
STATCOM
geriliminin
şebeke
gerilimiyle (1 pu) aynı olması gerekirken STATCOM gerilimi şebeke
geriliminden küçüktür (0,935 pu). Yani STATCOM gerilimi sistem çalışma
sınırları içerisinde istenilen tepkiyi sağlayamamaktadır. Şekil 4.41.‟de verilen
sistemde yük parametrelerinde yapılan değişimler için, sistemin istenilen tepkiyi
vermesi ve STATCOM voltaj regülasyonununun daha da iyi sağlanabilmesi için
PID parametrelerinde ve STATCOM parametrelerinde değişiklikler yaparak
sistemin tepkisini incelediğimizde;
103
Şekil 4.43. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
Şekil 4.41.‟de verilen sistemde birim basamak girişe uygulandığı anda
Şekil 4.42.‟de görüldüğü gibi STATCOM‟daki PID parametreleri değiştirilmeden
elde edilen sistem cevabının istenilen tepkiyi sağlayamadığı görülmektedir.
Şekil 4.43.‟te ise STATCOM‟un PID parametrelerinde
STATCOM gücü de
,
seçilerek sistem çıkışının referans şebeke gerilim
değerini 0,025 pu geriden sürdürmesi sağlanmıştır. Ancak STATCOM yine de
sistem için istenilen tepkiyi sağlayamamaktadır. Sistemin istenilen tepkiyi
vermesi ve STATCOM voltaj regülasyonununun daha da iyi sağlanabilmesi için
PID parametrelerinde ve STATCOM parametrelerinde değişiklikler yaparak
sistemin tepkisini yeniden incelediğimizde;
104
Şekil 4.44. AC Voltaj Regülasyon Kazancı:
DC Voltaj Regülasyon Kazancı:
Akım Regülasyon Kazancı:
Değerleri için
Sistem Cevabı
Şekil 4.41.‟de verilen sistemde yük parametrelerinde yapılan değişimler
için, Şekil 4.44.‟te görüldüğü gibi STATCOM‟un PID parametrelerinde
, STATCOM gücü
seçilerek ve STATCOM voltaj gerilimi de
değerine regüle edilerek sistem çıkışının referans şebeke gerilim
değerini sürdürmesi sağlanmıştır. Şekil 4.41.‟de verilen sistemde birim basamak
girişe uygulandığı anda Şekil 4.44.‟te görüldüğü gibi 0,2-0,4 s arasında
STATCOM gerilimi şebeke geriliminden küçüktür. Bu durumda reaktif akım
şebekeden STATCOM‟a aktarılmaktadır. STATCOM şebekeden reaktif endüktif
güç çekmektedir yani STATCOM endüktiftir. 0,4-0,6 s arasında STATCOM
gerilimi şebeke geriliminden büyüktür. Bu durumda reaktif akım STATCOM‟dan
şebekeye aktarılmaktadır. STATCOM‟dan şebekeye reaktif kapasitif güç
aktarılmaktadır, yani STATCOM kapasitiftir. Şekil 4.44.‟teki osiloskop çıkışında
görüldüğü gibi STATCOM kontrolü için kullanılan PID parametrelerinde yapılan
ayarlamalarla, 0,2-0,4 s arasında STATCOM gerilimi 0,97 pu değerinden 0,986
pu değerine çıkmıştır. 0,4-0,6 s arasında ise STATCOM gerilimi 1,03 pu
değerinden 1,014 pu değerine azalmıştır.
105
Sistem için istenilen voltaj regülasyonu birim basamak girişi için ±0,016
pu oranında sağlanmıştır. Yani 0,03 pu luk bir voltaj dalgalanması STATCOM
tarafından yaklaşık % 53,33 oranında düzeltilmiştir.
Sistemin ayarlanan PID parametreleri için elde edilen akım-gerilimmodülasyon indeksi değişimleri Şekil 4.45-46-47-48.‟de verilmiştir.
Şekil 4.45.
ve
106
Değişimleri
Şekil 4.46.
107
Değişimi
Şekil 4.47.
ve
Şekil 4.48.
108
Değişimi
değişimi

Uygulama-4 için Şekil 4.41.‟de verilen sistemde, Şekil 4.13.‟te verilen
sistemin yük1, yük2 ve yük3 parametreleri değiştirilerek sistemin tepkisi
incelenmiştir. Sistemin verilen referans değerlerine karşı gösterdiği tepki Şekil
4.42-43-44.‟te verilmiştir. Şekil 4.42.‟de elde edilen
değerleri
için STATCOM devresindeki PID parametrelerinde yapılan değişimlerle sistemin
voltaj regülâsyonunu % ±3 gerilim dalgalanması için
sağladığı görülmektedir. Sistemin
% 53,33 oranında
değerleri için elde edilen
sonuçlar Şekil 4.44.‟te verilmiştir.

Benzetimden elde edilen sonuçlara bakıldığında; Şekil 4.42-43-44.‟te,
değerine ve zamana bağlı olarak verilen pu değerlerine karşın, STATCOM
devresindeki inverterin yükün durumuna göre sistemde voltaj regülâsyonu için
verilen tepkiyi karşıladığı Şekil 4.44.‟te görülmektedir.

STATCOM‟da DC gerilim sabit olduğu için inverter çıkış geriliminin temel
bileşeninin genliği, PID parametreleri değiştirilerek ayarlanır. Şekil 4.42-4344.‟te görüldüğü gibi benzetim devresindeki STATCOM‟un kontrolünü sağlayan
PID kontrolörde gerekli ayarlamalar yapılarak,
değerine ve zamana bağlı
olarak, verilen pu değerlerine göre, STATCOM‟un indüktif çalışması için, 0.2-0.4
s aralığında
‟yı azaltmıştır. Benzer şekilde STATCOM‟un kapasitif çalışması
için 0.4-0.6 s aralığında
‟yı arttırmıştır.
‟daki değişmelere bağlı olarak
STATCOM için gerekli voltaj regülâsyonu sağlanabilmektedir.

Simülasyonu yapılan sistemden elde edilen değer parametrelerini
incelediğimizde; Tablo 4.14‟te generatör-1 bloğu, generatör-2 bloğu ve yük
bloklarının nominal akım değerleri verilmiştir. Tablo 4.15‟te bara1, bara2, bara3
ve STATCOM bloğunda ölçülen gerilim değişmelerini incelediğimizde bara1 ve
bara3‟te oluşan voltaj değişimlerine karşın STATCOM‟un bara2‟ye bağlı yük için
gerekli voltaj regülasyonunu sağladığı görülmektedir.
Tablo 4.16‟da bara1,
bara2, bara3 ve STATCOM bloğundan çekilen akımları, Tablo 4.17‟de iletim
hattında oluşan gerilim değerlerini, Tablo 4.18‟de iletim hattında oluşan akım
değerlerini, Tablo 4.19‟da yük ve kaynak akımının sistemin çalışması
sırasındaki değerleri görülmektedir.
Simülasyonu yapılan sistemden elde edilen değerler Tablo 4.14-15-1617-18-19‟da verilmiştir.
109
Tablo 4.14 Yük ve kaynak akımı nominal değerleri
1
phase_A
120 MW
30MVAr End
149.27 A
-99.34°
2
phase_B
120 MW
30MVAr End
149.27 A
140.66°
3
phase_C
120 MW
30MVAr End
149.27 A
20.66°
4
phase_A
320 MW
50MVAr End
238.92 A
-109.33°
5
phase_B
320 MW
50MVAr End
238.92 A
130.67°
6
phase_C
320 MW
50MVAr End
238.92 A
10.67°
7
phase_A
50 MW
73.26 A
-108.39°
8
Uc_phase_A
50 MW
9
phase_B
50 MW
10
Uc_phase_B
50 MW
11
phase_C
50 MW
12
Uc_phase_C
50 MW
13
phase_A
154 kV
800 MVA
1495.17 A
-24.98°
14
phase_B
154 kV
800 MVA
1495.17 A
-144.98°
15
phase_C
154 kV
800 MVA
1495.17 A
95.02°
16
phase_A
154 kV
1000 MVA
888.49 A
-17.77°
17
phase_B
154 kV
1000 MVA
888.49 A
-137.77°
18
phase_C
154 kV
1000 MVA
888.49 A
102.23°
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
110
115834.79 V -18.39°
73.26 A
131.61°
115834.79 V -138.39°
73.26 A
11.61°
115834.79 V 101.61°
Tablo 4.15 Bara ve STATCOM gerilim değerleri
1
Bara3/Va
113323.55 V
-19.33°
2
Bara3/Vb
113323.55 V
-139.33°
3
Bara3/Vc
113323.55 V
100.67°
4
Bara2/Va
115834.79 V
-18.39°
5
Bara2/Vb
115834.79 V
-138.39°
6
Bara2/Vc
115834.79 V
101.61°
7
Bara1/Va
118006.42 V
-9.34°
8
Bara1/Vb
118006.42 V
-129.34°
9
Bara1/Vc
118006.42 V
110.66°
10
8.66MVA STATCOM Va
115834.79 V
-18.39°
11
8.66MVA STATCOM Vb
115834.79 V
-138.39°
12
8.66MVA STATCOM Vc
115834.79 V
101.61°
Tablo 4.16 Bara ve STATCOM akım değerleri
1
Bara3/Ia
100.34 A
-85.09°
2
Bara3/Ib
100.34 A
154.91°
3
Bara3/Ic
100.34 A
34.91°
4
Bara2/Ia
40.79 A
-26.17°
5
Bara2/Ib
40.79 A
-146.17°
6
Bara2/Ic
40.79 A
93.83°
7
Bara1/Ia
282.43 A
-5.49°
8
Bara1/Ib
282.43 A
-125.49°
9
Bara1/Ic
282.43 A
114.51°
111
Tablo 4.17 İletim hattı gerilim değerleri
1
U_in_phase_1
L2 150 km
115834.79 V
-18.39°
2
U_in_phase_2
L2 150 km
115834.79 V
-138. 39°
3
U_in_phase_3
L2 150 km
115834.79 V
101.61°
4
U_out_phase_1
L2 150 km
113323.55 V
-19.33°
5
U_out_phase_2
L2 150 km
113323.55 V
-139.33°
6
U_out_phase_3
L2 150 km
113323.55 V
100.67°
7
U_in_phase_1
L1 200 km
118006.42 V
-9.34°
8
U_in_phase_2
L1 200 km
118006.42 V
-129.34°
9
U_in_phase_3
L1 200 km
118006.42 V
110.66°
10
U_out_phase_1
L1 200 km
115834.79 V
-18.39°
11
U_out_phase_2
L1 200 km
115834.79 V
-138.39°
12
U_out_phase_3
L1 200 km
115834.79 V
101.61°
Tablo 4.18 İletim hattı akım değerleri
1
I_in_phase_1
L2 150 km
410.92 A
-17.62°
2
I _in_phase_2
L2 150 km
410.92 A
-137.62°
3
I _in_phase_3
L2 150 km
410.92 A
102.38°
4
I _out_phase_1
L2 150 km
491.30 A
-30.06°
5
I _out_phase_2
L2 150 km
491.30 A
-150.06°
6
I _out_phase_3
L2 150 km
491.30 A
89.94°
7
I _in_phase_1
L1 200 km
178.58 A
-15.44°
8
I _in_phase_2
L1 200 km
178.58 A
-135.44°
9
I _in_phase_3
L1 200 km
178.58 A
104.56°
10
I _out_phase_1
L1 200 km
737.54 A
-22.61°
11
I _out_phase_2
L1 200 km
737.54 A
-142.61°
12
I _out_phase_3
L1 200 km
737.54 A
97.39°
112
Tablo 4.19 Sistem çalıştıktan sonra oluşan yük ve kaynak akımı değerleri
1
phase_A
120 MW
30MVAr End
-147.30 A
2
phase_B
120 MW
30MVAr End
94.62 A
3
phase_C
120 MW
30MVAr End
52.67 A
4
phase_A
320 MW
50MVAr End
-225.46 A
5
phase_B
320 MW
50MVAr End
181.20 A
6
phase_C
320 MW
50MVAr End
44.26 A
7
phase_A
50 MW
8
Uc_phase_A
50 MW
9
phase_B
50 MW
10
Uc_phase_B
50 MW
11
phase_C
50 MW
12
Uc_phase_C
50 MW
13
phase_A
154 kV
800 MVA
-631.50 A
14
phase_B
154 kV
800 MVA
-857.94 A
15
phase_C
154 kV
800 MVA
1489.44 A
16
phase_A
154 kV
1000 MVA
-271.18 A
17
phase_B
154 kV
1000 MVA
-597.15 A
18
phase_C
154 kV
1000 MVA
868.33 A
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
15MVAr End
5MVAr Cap
113
-69.52 A
-36538.20 V
54.78 A
-76925.40 V
14.75 A
113463.60 V
4.5. Uygulama–5:
STATCOM‟un
PID
kontrolör
ile
kontrolünün
bir
iletim
hattında
uygulanması ve voltaj regülasyonu modelinin Matlab-Simulinkte tasarımı.
Simülasyonu yapılan sistem Şekil 4.49.‟da verilmiştir. Önerilen sistemde
1000 MVA‟ lık ve 800 MVA‟lık 154 kV, 60 Hz‟lik iki adet generatörün ürettiği güç
iletim hattından yüklere aktarılmaktadır. Yük olarak 80MW 5 MVAr‟lık bir A
şehri, 25MW 10MVAr‟lık bir tesis ve 200MW 15MVAr‟lık bir B şehri
bulunmaktadır. Generatör-1‟den üretilen 154 kV‟luk gerilim, A şehri, 200Km‟lik
iletim hattı ve tesisten sonra STATCOM‟a paralel bağlanmaktadır. Generatör2‟den üretilen 154 kV‟luk gerilim ise B şehri ve 150 Km‟lik iletim hattından sonra
STATCOM‟a bağlanmaktadır.
Sistemdeki STATCOM PID denetleyici ile kontrol edilerek tasarlanmıştır.
Kullanılan STATCOM bloğu Matlab/Simulink ortamındaki hazır blok olup,
denetleyici olarak bu bloğun içerisindeki mevcut PID kontrolör kullanılmıştır.
Sistemde kullanılan Matlab/Simulink ortamındaki bloklar STATCOM için
geliştirilmiştir. Sistemde STATCOM‟un bara-2‟ye bağlı 25MW 10MVAr‟lık tesiste
voltaj regülasyonunu sağlaması için oluşturduğu tepki incelenmiştir. Şekil
4.49.‟da sistemde STATCOM yokken, bara-2‟ye STATCOM bağlıyken ve iletim
hattına bozucu yük ilave edildikten sonra bara-2‟deki gerilim değişmeleri
incelenmiştir.
Şekil 4.49. Simülasyonu Yapılan İletim Hattı
114
a) Sisteme STATCOM bağlı değilken bara-2‟de ölçülen gerilim;
Şekil 4.50. İletim Hattı ve Bara-2 Ölçüm Bloğu
Şekil 4.51.Bara-2’nin Üç Faz Bacağında Ölçülen Gerilim
115
Şekil 4.52.Bara-2’nin Tek Faz Bacağında Ölçülen Gerilim
Şekil 4.49.‟da verilen sisteme STATCOM bağlı değilken bara-2‟ye
osiloskop bağlandığında (Şekil 4.50), Şekil 4.51. ve Şekil 4.52.‟de ölçülen
gerilim değeri 122100 V‟tur. Yani bara-2‟deki gerilim iletim hatları ve yüklere
bağlı olarak 125.735 V‟tan 122100 V değerine % 2.90 oranında (bara-2‟de
ölçülen gerilim değeri %97.10) düşmüştür.
b) Sisteme STATCOM bağlıyken bara-2‟de ölçülen gerilim
Şekil 4.53. İletim Hattına STATCOM’ un Bağlanması
116
Şekil 4.54.STATCOM Ölçüm Bloğu
Şekil 4.55.STATCOM Bağlıyken Bara-2’ de Ölçülen Gerilim
Şekil 4.49.‟da verilen sisteme STATCOM bağlandığında (Şekil 4.53.),
STATCOM‟un bağlı olduğu bara-2‟de osiloskoptan ölçülen gerilim değeri Şekil
4.55.‟deki gibi 1 pu (1pu=125.735 V)‟dur. Yani bara-2‟deki gerilim iletim hatları
ve yüklere bağlı olarak 122100 V değerine % 2.90 oranında azalmasına rağmen
bara-2‟ye bağlı STATCOM tarafından gerilim değeri 1 pu‟ya yükseltilmiş bara2‟de olması gereken şebeke gerilimi korunmuştur.
117
c) Sisteme bozucu yük eklendiğinde ve STATCOM bağlı değilken bara2‟de ölçülen gerilim;
Şekil 4.56.Bozucu Yükte İletim Hattı ve Bara-2 Ölçüm Bloğu
Şekil 4.57. Bozucu Yükte Bara-2’nin Tek Faz Bacağında Ölçülen Gerilim
118
Şekil 4.49.‟da verilen sisteme STATCOM bağlı değilken ve iletim hattına
100MW ve 40MVAr End. yük eklendiğinde, (sisteme bağlı yüke anahtar bağlı
olup 0.1-0.3s ve 0.5-0.7s aralığında anahtar kapatılarak yük devreye alınmıştır),
bara-2‟ye bağlı osiloskopta, Şekil 4.57‟de verildiği gibi ölçülen gerilim değeri
anahtar kapatıldığında (yük devreye alındığında) 109.300 V değerine
azalmakta, anahtar açıldığında ise 122100 V değerine artmaktadır. Yani bara2‟deki gerilim iletim hatları ve sisteme eklenen yüke bağlı olarak 125735 V‟tan
anahtar kapatıldığında 109300 V değerine %13.07 oranında (bara-2‟de ölçülen
gerilim değeri %86.92), anahtar kapatıldığında ise 122100 V değerine % 2.90
oranında (bara-2‟de ölçülen gerilim değeri %97.10) azalmıştır.
d) Sisteme bozucu yük eklendiğinde ve STATCOM bağlıyken bara-2‟de
ölçülen gerilim;
Şekil 4.58. Bozucu Yükte İletim Hattına STATCOM Bağlanması
119
Şekil 4.59. Bozucu Yükte STATCOM Bağlıyken Bara-2’ de Ölçülen Gerilim
Şekil 4.49.‟da verilen sisteme, Şekil 4.58‟de verildiği gibi STATCOM
bağlandığında ve iletim hattına 100MW ve 40MVAr End. yük eklendiğinde,
(sisteme bağlı yüke anahtar bağlı olup 0.1-0.3s ve 0.5-0.7s aralığında anahtar
kapatılarak yük devreye alınmıştır) ve Şekil 4.59.‟daki gibi anahtar 0.1s ve
0.5s‟de kapatılarak anahtarın bağlı olduğu yük devreye alındığında
STATCOM‟un bağlı olduğu bara-2‟de osiloskoptan ölçülen gerilim değeri
anahtarın kapatılma anında 0.9311pu (117062 V) değerine %6.89 oranında
azalmaktadır. Oluşan gerilim düşümü anahtar tekrar açılıp yük devreden
çıkarılana kadar STATCOM tarafından 0.98pu (123220 V)‟ya (olması gereken
bara-2 gerilimine 125735 V) %98 oranında arttırılmaktadır. Anahtara bağlı yük
devreden çıkarıldığında STATCOM, bara-2‟de olması gereken 1pu (125735
V)‟yu sağlamaktadır.
Bara-2‟deki gerilim, iletim hatları ve sisteme eklenen yüke bağlı olarak,
anahtar kapatıldığında 125.735 V‟tan 117.062 V değerine %6.89 oranında
azalmıştır. Ancak bara-2‟ye bağlı STATCOM tarafından gerilim değeri 0.98pu‟ya
arttırılmış, anahtar tekrar açılıp yük devreden çıkarıldığında ise bara-2‟ye bağlı
STATCOM tarafından gerilim değeri 1pu‟ya yükseltilmiş, bara-2‟de olması
gereken şebeke gerilimi korunmuştur.
120
5. SONUÇ
Bu çalışmada kompanzasyon ile ilgili temel kavramlardan kısaca
bahsedilmiş, modern kompanzasyon tekniği olan FACTS cihazları kısaca
anlatılmıştır. FACTS‟lar iletim şebekelerinin kullanım kapasitesini arttıracak güç
elektroniği temelli kontrolörlerdir ve çok hızlı çalışarak iletim sistemlerinin
çalışma
sınırlarını
arttırmaktadırlar.
Tezde
FACTS
cihazlarından
olan
STATCOM‟un çalışma prensibi ve hesaplama yöntemleri anlatılmış, kontrol
sistemleri ve PID kontrolörler incelenerek PID kontrolörün güç sistemleri
üzerindeki etkisi Uygulama-1 üzerinde açıklanmıştır. Son olarak STATCOM‟un
PID kontrolör ile kontrolü Uygulama-2, Uygulama-3, Uygulama-4 ve Uygulama5‟te verilen değişken sistem parametreleri için MATLAB/Simulink ortamında
yapılan simülasyonlarla incelenmiştir.
İncelenen sistemlerde, elektrik iletimi için 154 kV seviyesinde, 1000MVA
ve 800MVA anma gücünde iki adet enerji santralinin ürettiği güç, iletim hattına
bağlı
yükler
ve
yüklere
paralel
olarak bağlanmış
STATCOM
yapısı,
MATLAB/Simulink programı ile tasarlanmış ve sistemin değişken koşullarda
(iletim hattı mesafesi, değişken yük v.b.) karşılaştırılması yapılmıştır. Elde
edilen sonuçlar aşağıda sıralanmıştır:

Benzetimden elde edilen sonuçlara bakıldığında;
değerine, sisteme
ilave edilen yüke ve zamana bağlı olarak verilen değerlere karşın, STATCOM
devresindeki inverterin yükün durumuna göre sistemde voltaj regülâsyonu için
verilen tepkiyi karşıladığı görülmüştür.

STATCOM‟un çalışması, güç sisteminin çalışma şartlarına (indüktif ya da
kapasitif) bağlıdır. Yani, güç sisteminin indüktif olduğu durumda STATCOM
kapasitif bir reaktif akım, güç sisteminin kapasitif olduğu durumda ise
STATCOM indüktif bir reaktif akım üretir. Bu durum ise Uygulama-2, Uygulama3, Uygulama-4 ve Uygulama-5‟te verilen sistemlerden elde edilen sonuçlarda
görülmüştür.

Uygulama-2,
Uygulama-3,
Uygulama-4
ve
Uygulama-5‟te
verilen
değişken sistem parametreleri için STATCOM‟un sistemde voltaj regülâsyonunu
sağladığı görülmüştür.
121
6. KAYNAKLAR
[1]. R. Çöteli, Z. Aydoğmuş, DGM-Statcom ile Reaktif Güç Kompanzasyonu,
Journal of Polytechnic, 10:2 (1998) 123-128.
[2]. L. Gyugyi, Power Electronics in Electric Utilities: Static VAr Compensators,
Proceedings of The IEEE, (1988), 483-493.
[3]. Cigre, Static Synchronous Compensator, Working Group 14:19 (1998).
[4]. L. Gyugyi, Reactive Power Generation and Control by Thyristor Circuits,
IEEE Trans. Ind. Appl., 15:5, (1979), 521-532.
[5]. A. Hasanovic, “Modeling and Control of The Unified Power Flow Controller
(UPFC)”, Yüksek Lisans Tezi, West Virginia Üniversitesi, 2000.
[6]. http://w3.gazi.edu.tr/~bayindir/D2.pdf, Elektrik Şebekelerinde Reaktif Güç
Kompanzasyonu.
[7]. Ş Özdemir, Ş. Kuşdoğan, E. Özdemir, Gelişmiş Statik VAr Kompanzatörün
(GSVK) Anlık Güç Teorisi Tabanlı Denetimi, ELECO‟2002 Elektrik-ElektronikBilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, Bursa, Aralık (2002) s. 130–134.
[8]. J. Afonso, Active Filters with Control Based on the p-q Theory, IEEE
Industrial Electronics Society Newsletter, 47:3, (2000), 5-11.
[9]. www.fizik.us/.../alternatif-akim-devrelerinde-guc.html.
[10]. TMMOB, TMMOB Reaktif Güç Kompanzasyonu, Seminer Notları, İstanbul,
EMO, (1999).
[11]. T. Yalçınöz, H. Erbaş, İ. Yücel, Esnek Alternatif Akım İletim Sistemlerinde
Kullanılan Elemanlar, Kaynak Elektrik, Kasım (2001).
[12]. Simulation In Power Networks, John Wiley&Sons LTD, 2004.
[13]. N. G. Hingorani, L. Gyugyi, Understanding FACTS: Concepts and
Technolgy Flexible AC Transmission Systems, IEEE Press, New York, (1999).
[14]. R. M. Mathur, R. K. Varma, Thyristor-Based FACTS Controllers For
Electrical Transmission Systems, IEEE Press, USA, (2002).
[15]. H. B. Çetinkaya, S. Öztürk, A. Basa Arsoy, B. Alboyacı, M. Şengül, T.
Türker, Enerji İletim Hatlarındaki Enerji Kalitesini Düzenleyen Klasik ve Modern
Kontrol Yapıları, Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu, Kocaeli, Mayıs
(2005).
122
[16]. U. Eminoğlu, T. Yalçınöz, S. Herdem, Analysis Of FACTS Devvices For
Dynamic Loads Using MATLAB, UPEC 2000, Thessaloniki Greece, 01-03
September (2003) pp. 377-380.
[17]. U. Arifoğlu, Güç Sistemlerinin Bilgisayar Destekli Analizi, Alfa Yayınevi,
İstanbul, 2002.
[18]. A. Kara, T. Yalçınöz, Esnek Ac İletim Sistemlerinde Kullanılan Cihazlar Ve
TCR, SVC, TSR Yapılı Paralel Kompanzatörlerin Yük Gerilimine Etkisinin
Matlab Ortamında İncelenmesi, Kasım (2005).
[19]. J. B. Ekanayake, N. Jenkins and C. B. Cooper, Experimental Investigation
of An Advanced Static VAr Compensator, Generation, Transmission and
Distribution, IEEE Proceed, 142:2, (1995), 202-210.
[20]. C. Schauder, M. Gernhardt, E. Stacey, T. Lemak, L. Gyugyi, W. T. Cease,
A. Edris, Development of a ±100 MVAr Static Condenser for Voltage Control of
Transmission Systems, IEEE Transactions on Power Delivery, 10: 3, (1995),
1486-1496.
[21]. C. Ö. Gerçek, B. Gültekin, M. Deniz ve T. Atalık, 7- Seviyeli STATCOM
Prototipi için Yapılan Tasarım ve Modelleme Çalışmaları, EMO II. Enerji
Verimliliği Sempozyumu, Kocaeli, 17-18 Mayıs (2007).
[22]. A. Çetin, “Design and Implementation of A Voltage Source Converter
Based STATCOM for Reactive Power Compensation and Harmonic Filtering”,
METU Electrical and Electronic Engineering Department, Phd Thesis, 2007, p.
222.
[23]. C. Schauder and H. Mehta, Vector Analysis and Control of Advanced
Static VAr Compensators, IEE Proceedings-C,140:4, (1993), 299-306.
[24]. G. Narain, H.İngorani, L Gyugyi, Understanding Facts: Concepts and
Technology of Flexible AC Transmission Systems, John Wiley &Sons
Incorporated, November 1999.
[25]. U. Eminoğlu, S. Herdem, T. Yalçınöz, İnvertör Temelli Facts Cihazları
Kullanarak Reaktif Güç Kompanzasyonu ile Gerilim Kontrolü, ElektrikElektronik-Bilgisayar Mühendisliği 10. Ulusal Kongresi.
[26]. E. Uzunoviç, C. A Canizares, J. Jeeve, Fundemental Frequency Model of
Static Synchronous Compensator, North American Power Symposium (NAPS),
October (1997), pp. 49-54.
123
[27]. A. T. Yong Hua Song (Editor), A. T. Johns , Flexible AC Transmission
Systems (Facts), IEE Publication Series, January (1999).
[28]. http://www.elektrikdersi.com/kontrol-sistemleri/.
[29]. T. Uzun, Endüstriyel Otomatik Kontrol Sistemleri, EHM 014 6105 (303),
Ders Notları.
[30]. http://www.bilimonline.com/kontrol/, Otomatik kontrol, 1 Ekim (2009).
[31]. C.C. Lee, Fuzzy Logic in Control Systems, Fuzzy Logic Controller-Part I,
EEE Trans. Syst., Man, Cybern., 20:2, (1990), p:404-418.
[32].
İ.
H.
Altas,
Bulanık
Mantık:
Bulanık
Denetim,
Enerji,
Elektrik,
Elektromekanik -3e, Bileşim Yayıncılık Sayı: 64, Eylül (1999), s. 76-81.
[33]. E. Öztemel, Yapay Sinir Ağları, Papatya Yayıncılık, İstanbul, (2003), s.
36.
[34]. Ç. Elmas, Yapay Sinir Ağları Kuram, Mimari, Eğitim, Uygulama, Seçkin
Yayıncılık, Ankara (2003), s. 27-28.
[35]. S. Haykin, Neural Networks, Macmillan Collage Printing Company, New
Jersey (1994), s. 41.
[36]. M. Ö. Efe, O. Kaynak, Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları, Boğaziçi
Üniversitesi, İstanbul 2004, s.1.
[37]. A. M. Ceylan, “Çok Değişkenli Sistemlerde İleri Kontrol Algoritmalarının
İncelenmesi”, Y.Lisans Tezi, 2001.
[38]. K. J. Astrom and T. Hagglund, PID Controllers: Theory, Design and
Tuning, Instrument Society of America, This book provides detailed explanation
on the most topics treated in the text except the classical tuning method of the
two degree of freedom PID controller, 1995, p. 343.
[39]. H. Taguchi and M. Araki, Two degree of freedom PID controllers.
Proceedings of the IFAC Workshop on Digital Control: Past, Present and Future
of PID Control, Elsevier, This paper provides a brief survey of the properties of
the two degree of freedom PID controller as well as its tuning method, 2000, p.
91-96.
[40]. S. Bennett, A History of Control Engineering, Peter Peregrinus, This book
contains a short history of early PID controllers, 1993, p. 28-69.
[41]. H. Kuşçu, Otomatik Kontrol (PID kontrol), Ders notları.
[42]. R. Çöteli, “Statcom ile Güç Akış Kontrolü”, Y. Lisans Tezi, Fırat
Üniversitesi, Elazığ, 2006.
124
[43]. K. B. Bose, Modern Power Electronics and AC Drivers, Prentice Hall PTR,
2002.
[44]. E. Uzunovic, “EMTP, Transient Stability and Power Flow Models and
Controls of VSC Based FACTS Controllers ”, Phd. Thesis, Canada 2001.
[45]. E. W. Kimbark, Direct Current Transmission, Vol. 1, John Wiley New York
1971.
125
ÖZGEÇMİŞ
15.09.1983 yılında Kahramanmaraş‟ta doğdum. İlk, orta ve lise öğrenimini
Kahramanmaraş‟ta tamamladım. 2001 yılında Kahramanmaraş Sütçü İmam
Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği
bölümünde başladığım lisans öğrenimini 2005 yılında bitirdim. 2007 yılında
etüd, proje ve keşif mühendisi olarak bir kamu kurumunda çalışmaya başladım.
2008 yılında İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde yüksek lisans eğitimine başladım.
Halen aynı kamu kurumunda çalışmaya devam etmekteyim.
126